【文章內(nèi)容簡介】 部分 的控制。本設(shè)計鑒于 PLC 控制系統(tǒng)非?？煽?，可以在惡劣環(huán)境下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，操作簡單，容易上手四大優(yōu)點(diǎn)，利用 PLC 技術(shù)平臺自主開發(fā)創(chuàng)新，將自動化技術(shù)中的電氣和機(jī)械相結(jié)合在一起等技術(shù)有機(jī)結(jié)合在一起，將 PLC 代替以前的繼電器、接觸器控制的作用，構(gòu)成實(shí)用、可靠的飲料灌裝生產(chǎn)線 PLC 控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)可節(jié)省大量的電氣元件、導(dǎo)線與原材料，縮短設(shè)計周期，減少維修工作，提高加工產(chǎn)品合格率進(jìn)而提高生產(chǎn)率，而且程序調(diào)整修改方法方便靈活，提高了設(shè)備的柔性和靈活性，具有整體技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。 本課題探討了如何利用德國西門子 PLCS7200 進(jìn)行飲料灌裝生產(chǎn)流水線的控制，重點(diǎn)分析了系統(tǒng)軟硬件設(shè)計部分，并給出了系統(tǒng)硬件接線圖、 PLC 控制 I/O 端口分配表以及整體程序流程圖等。 任務(wù)的分析 本次設(shè)計使用 PLC 作為流水線控制處理的核心，處理器將處理來自各個設(shè)置好的 共 頁 第 13 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 設(shè)備的發(fā)送過來的信號。這些數(shù)據(jù)和計算信號通過 PLC，然后飲料灌裝生產(chǎn)線的有效輸出信號，準(zhǔn)確的操作。 整體設(shè)計思想控制：進(jìn)行全線的自動化生產(chǎn)控制，啟動時， PLC 將第一預(yù)定控制系統(tǒng)流程線后。輸出繼電器的動作來控制輸送帶停止和飲料的飲 料瓶灌裝，并通過PLC 內(nèi)計數(shù)器已灌裝瓶數(shù)。 硬件方案設(shè)計 該生產(chǎn)流水線是運(yùn)用飲料灌裝機(jī)對瓶子進(jìn)行飲料灌裝，它能夠連續(xù)的、不間斷的實(shí)現(xiàn)飲料的灌裝和封裝，并且這一過程是穩(wěn)定、高效的。使用繼電器計數(shù)充填。生產(chǎn)線模型圖填充如圖 11 所示。 圖 11 飲料灌裝生產(chǎn)流水線模型 該系統(tǒng)的工作原理：一旦啟動，傳送帶將由旋轉(zhuǎn)電機(jī)運(yùn)行驅(qū)動，當(dāng)瓶檢測傳感器檢測空瓶，行程開關(guān)閉合，電機(jī)停止，飲料通過預(yù)置時間填充空瓶的灌裝設(shè)備，當(dāng)滿瓶傳感器檢測電動機(jī)回收瓶全自動控 制，如此反復(fù)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線。為解決飲 料瓶大小不一的情況，本課題 采用的光電傳感器是反射式的。 共 頁 第 14 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 圖 12 飲料灌裝生產(chǎn)流水線結(jié)構(gòu)圖 軟件方案設(shè)計 PLC 程序編制 解決方案是通過參考以往經(jīng)驗(yàn)并有邏輯的進(jìn)行設(shè)計。 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計法 在 一些典范基本 電路的設(shè)計上，按照被設(shè)計目標(biāo)對 程序 控制的各項(xiàng)要求，對梯形圖進(jìn)行一步一步修正和改進(jìn)。有時候必需屢次地優(yōu)化和修正梯形圖，增添少許中央程序元件和觸電，最終才獲取滿足要求的成果 [3].[12]。 這樣的設(shè)計法沒有通用的規(guī)律，需要一遍一遍的嘗試，成功的偶然性也隨之產(chǎn)生，因此最終 得到的結(jié)果是獨(dú)一無二的，在進(jìn)行軟件設(shè)計時，軟件設(shè)計者的經(jīng)驗(yàn)和產(chǎn)品所能達(dá)到的效果有很大的關(guān)系， 通過這樣的方法進(jìn)行電路設(shè)計叫做經(jīng)驗(yàn)設(shè)計法 。 邏輯設(shè)計法 通過邏輯分析的方法，有利于對控制電路的分析，從而對得到最好的設(shè)計方案有很大的幫助，充分滿足電路的設(shè)計與技術(shù)要求，并且可以有效減少多余的電路系統(tǒng)，獲得耐用、有效的電路設(shè)計。 [3].[12]。 運(yùn)用邏輯分析 法 進(jìn)行電路設(shè)計通常 分為四步： 首先，選取合適的各項(xiàng)元件，并合理對 I/O 點(diǎn)進(jìn)行分配，并確定各項(xiàng)元件的運(yùn)行狀態(tài)。 共 頁 第 15 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 其次 ：找出需要的線圈所有開關(guān)邊界線， 之后創(chuàng)建一一對應(yīng) 的中間線圈。 再次 ：羅列出中間線圈及相應(yīng)元件邏輯函數(shù)式，并 作出 對應(yīng)的梯形圖。 最后：對 梯形圖 進(jìn)行全面的改進(jìn) ， 使 PLC 的運(yùn)行系統(tǒng)和生產(chǎn)要求相對應(yīng) 。邏輯設(shè)計步驟圖如圖 13。 明 確 設(shè) 計 任 務(wù) 和 技 術(shù) 條 件修 改 軟 件 ， 硬 件聯(lián) 機(jī) 調(diào) 試局 部 模 擬 運(yùn) 行安 裝 P L C程 序 檢 查 調(diào) 試I / O 配 線編 制 程 序制 作 控 制 區(qū)系 統(tǒng) 總 體 設(shè) 計P L C 機(jī) 型 選 擇 是 否 滿 足 要 求 ？交 付 使 用整 理 系 統(tǒng) 文 件系 統(tǒng) 試 運(yùn) 行程 序 備 份否是 圖 13 PLC邏輯設(shè)計步驟圖 共 頁 第 16 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ PLC 的簡介 可編程控制器是在工業(yè)生產(chǎn) 中各種惡劣 條件下進(jìn)行 研究出來的數(shù)據(jù)運(yùn)算控制 系統(tǒng)。 用于控制多種種類的設(shè)備和不同情況下的生產(chǎn)操作 ?？删幊炭刂破骱拖嚓P(guān)的配置，應(yīng)該是形成便于控制系統(tǒng)生產(chǎn)的一個總 體，并且能夠容易增加其功能 [3].[16].[11]。綜上所述， PLC 就是一個可以通過設(shè)計出來的程序來控制產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)的微型計算機(jī)，除了能實(shí)現(xiàn)許許多多的效用外，另有連接通信其他微機(jī)的功用。 （ 1） PLC 的結(jié)構(gòu)： PLC 是由輸入模塊、輸出模塊、 CPU 和編程器組成，此外另有給 PLC 里面的電路供應(yīng)電源的電源部件 [3]。 圖 21 PLC的基本結(jié)構(gòu)框圖 （ 2） PLC 的主要特點(diǎn)： ① 編程方式易學(xué)：梯形圖的原理是通過運(yùn)用大量的編程語言的 PLC，它的電路標(biāo)識和表示方法跟繼電器的控制電路圖類似，梯形圖語言更加形象生動，簡單易學(xué)，電氣工程技術(shù)人員一般來講對繼電器的原理圖都非常了解，那么他們只需要花費(fèi)幾天的時間就能充分掌握梯形圖語言，并用來編制用戶程序； ②功效強(qiáng)，機(jī)能比高：每臺 PLC 內(nèi)部都有幾百甚至上千個用戶可以選擇使用的程序編制元件，功能性很強(qiáng)，能夠?qū)C(jī)械設(shè)備完成復(fù)雜多樣的控制操作。而繼電器控制系統(tǒng)要達(dá)到與之相似的效用，就需要相當(dāng)可觀的花費(fèi)了； ③ 有完整的硬件配套設(shè)施，能夠適應(yīng)各種環(huán)境，可用性很強(qiáng) :已經(jīng)規(guī)范化的各種PLC 產(chǎn)品，用戶可以選擇各種各樣的硬件配置來滿足需要，用戶還可以通過對系統(tǒng)不同的配置，達(dá)到不一樣的效用，構(gòu)成的系統(tǒng)也就不一樣。 PLC 的安設(shè)接線也非常簡易，正常情況下將 PLC 以外的線路接頭跟 PLC 的端子相連即可。 PLC 的符合能力恒強(qiáng)，正常情況下能夠直接啟動運(yùn)行電磁閥和功率較小的交流接觸器。； ④ 運(yùn)行穩(wěn)定，很少受外界環(huán)境影響 ：許多中間和時間繼電器被 PLC 的軟件系統(tǒng)所取代， PLC 的外部只留下了數(shù)量很 少的輸出硬件元件和輸入硬件元件，這使它的接線數(shù)量是繼電器控制十分之一到百分之一 ,因?yàn)榻佑|端口和線路的減少有效降低了接觸不良的問題； 中央處理 單元 CPU（板） 輸入接口部件 輸出接口部件 電源部件 受控元件 驅(qū)動 接觸器 電磁閥 指示燈等 接受 現(xiàn)場信號 按鈕 繼電器觸點(diǎn) 行程開關(guān)等 共 頁 第 17 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ⑤程序 的設(shè)計 相對簡單，設(shè)備安裝、調(diào)試容易 ； ⑥ 故障率低，有效降低維修工的工作強(qiáng)度 ； ⑦體積小，耗能低。 （ 4） PLC 的工作原理： 工作方式 —— 周期循環(huán)掃描 進(jìn)展中的工作 —— 自診斷，輸入樣本，掃描過程中，輸出刷新 階段 圖 22 PLC的工作過程示意圖 （ 5） PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域： ① 數(shù)字量邏輯控制； ②運(yùn)動控制； ③ 閉環(huán)過程控制； ④數(shù)據(jù)處理； ⑤通信聯(lián)網(wǎng)。 PLC 的選擇原則 PLC 選取的基本原則：功能復(fù)合需求的條件下，選用最實(shí)用的、維修簡單、性價比最好的機(jī)型。在相對固定的過程。良好的環(huán)境條件（少量修復(fù)）的場合，應(yīng)選用PLC 的總體結(jié)構(gòu)； 在其他情況下，最好是使用 PLC 的模塊化結(jié)構(gòu)。開關(guān)量控制和開關(guān)控制，用很少的工程項(xiàng)目來進(jìn)行模擬控制，控制的速度不考慮范圍內(nèi)。因此，低檔機(jī)的選擇也可以是 A 與 D 之間的相互轉(zhuǎn)變 ， 相加或者相減，加強(qiáng)低檔機(jī)傳送數(shù)據(jù)的能力 ，滿足要求。在操作復(fù)雜多變 ，條件要求較 嚴(yán)格 的條件下（如完成ＰＩＤ運(yùn)算、閉環(huán)控制、通訊聯(lián) 輸入處理 程序處理 輸出處理 輸入端子 輸入映像寄存器 執(zhí)行用戶程序 內(nèi)部存儲器刷新 輸出映像寄存器 輸出端子 輸入信號 輸出信號 共 頁 第 18 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 網(wǎng)等），可視 系統(tǒng) 的 難易程度 來 采用 相對應(yīng)的機(jī)器。