【文章內容簡介】 務 和 技 術 條 件修 改 軟 件 ， 硬 件聯 機 調 試局 部 模 擬 運 行安 裝 P L C程 序 檢 查 調 試I / O 配 線編 制 程 序制 作 控 制 區(qū)系 統(tǒng) 總 體 設 計P L C 機 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 行程 序 備 份否是 圖 22PLC 邏輯設計步驟圖 Equation Chapter (Next) Section 1 6 3 系統(tǒng)元件的選擇 的選型 根據飲料罐裝自動生產線的工藝流程圖， PLC 控制系統(tǒng)的輸人信號有 9 個，且均為開關量。 PLC 控制系統(tǒng)的輸出信號有 10 個。 FX1N 系列的 PLC 只有繼電器輸出方式和晶體管輸出方式兩種 , 繼電器輸出方式其特點是：可使用交直流電源，其動作慢，但安全隔離效果好，可靠性高；晶體管輸出方式其特點是：只能使用直流電源，其響應速度最快 —— 場效應管輸出模塊的工作頻率可達 20kHz，但過載能力較差。 綜合以上信息，并結合經濟實用性的考慮，控制系統(tǒng)選用 FX1N40MR001 型號的PLC：繼電器輸出 ,輸人點數輸出點數均為 16 點，可以滿足工藝要求，且留有一定的余量。便于以后的修改和擴展。根據系 統(tǒng)的性能與要求， PLC 輸入 /輸出端口地址的分配如表 31 所示。 表 31 PLC I/O 端地址編號對照表 輸入信號 輸出信號 名稱 功能 編號 名稱 功能 編號 SB0 啟動按鈕 X0 KM1 傳送帶電動機 Y0 SB1 停止按鈕 X1 YV1 灌裝電磁閥 Y1 ST0 行程開關 X2 YV2 小瓶封蓋 Y2 S0 光電傳感器 X3 YV3 大瓶封蓋 Y3 SB4 大包 X4 HL4 大包 Y4 SB5 中包 X5 HL5 中包 Y5 SB6 小包 X6 HL6 小包 Y6 SB7 散裝 X7 HL7 散裝 Y7 SB10 手動復位 X10 HL10 系統(tǒng)上電顯示 Y10 HL11 灌裝過程顯示 Y11 電動機的選型 目前市面上的電動機類型多種多樣，用于驅動傳送帶傳送的電動機的類型也數不勝數 [1314]?；谠撓到y(tǒng)的控制要求與各類型電動機的結構特點和工作場合，并考慮到經濟性和實用性，本系統(tǒng)選擇的電動機型號為 Y132M4，其性能參數如表 32 所示。 7 表 32 Y132M4 型電動機的性能參數 電流 電壓 堵轉轉矩 最大轉矩 額定轉速 極數 頻率 額定功率 A 380V 1440 r/min 4 50 Hz 接觸器的選型 接觸器是一種用來接通或斷開帶負載的交直流主電路或大容量控制電路的自動化切換器，主要控制對象是電動機。通用接觸器可大致分以下兩類。 1）交流接觸器。主要有電磁機構、觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置等組成。常用的是 CJ0CJ1 CJ12B 等系列。 2）直流接觸器，一般用于控制直流電器設備，線圈中通以直流電，直流接觸器的動作原理和結構基本上與交流接觸器是相同的。 接觸器的選型有諸多因素外與負載密切 相關一般三相異步電機的起動電流為額定電流的 35 倍。所以接觸器的額定電流為： 4IN=36A (31) 綜上所述，本系統(tǒng)選用 CJ1040 接觸器：額定電流為 40A,額定電壓為 380V。 熱繼電器的選型 熱繼電器由兩部分組成，每一部分安裝的位置不同。一部分是主觸點，接在電動機與接觸器 KM 之間。另一部分是接在控制電路中，與接觸器 KM 的線圈電路相串聯。熱繼電器在控制線路中起過載保護的功能。熱繼電器是采用雙金屬熱元 件，動作機構，常閉觸頭和常開觸頭，復位按鈕及整定電流調節(jié)旋鈕等構成。根據雙金屬熱元件的數目可分為兩極和三極型熱器，而三極型又分帶斷相保護和不帶斷相保護兩種。 主電動機 M1 的額定電流 15A， FR1 可以選用 JR16，熱元件電流為 20A，電流整定范圍為 1422A 工作時將額定電流調整為 15A。 開關電器、 熔斷器的選型 行程開關是一種由物體的位移來決定電路通斷的開關，選用型號為 LXK2131 型。 熔斷器 選用 RL115 型熔點器，熔體的額定電流為 30A。 傳感器的選型 系統(tǒng)中運用傳感器對飲料瓶的大小進行 區(qū)別，根據設計需要選擇 反 射式光電傳感器 [15]。反射式光電傳感器的工作原理如圖 31 所示。 8 反 射 式 光 電 傳 感 器反射物發(fā) 光接 收 圖 31 反射式光電傳感器原理圖 該系統(tǒng)選擇的反射式光電傳感器型號為 PM2LF10,其性能參數如表 33 所示。 表 33 PM2LF10 反射式光電傳感器的性能參數 性能 參數 檢測距離 ～ 8mm(中心： 5mm)白色無光澤紙 (1515mm) 最小檢測物體 φ 銅線 (設定距離： 5mm) 應差 使用白色無光澤紙 (1515mm) 工作距離 的 20%以下 重復精度 (垂直于檢測軸 ) 電源電壓 5～ 24V DC177。10% 脈動 PP5%以下 消耗電流 平均： 25mA以下，峰值： 80mA以下 輸出 NPN開路集電極晶體管 最大流入電流： 100mA 外加電壓： 30V DC以下 (輸出和 0V之間 ) 剩余電壓： 1V以下 (流入電流為 100mA時 ) (流入電流為 16mA時 ) 短路保護 裝 備 反應時間 Equation Chapter (Next) Section 1 9 4 系統(tǒng)的硬件電路實現 系統(tǒng)硬件結構框圖 系統(tǒng)的硬件分為主電路、控制電路、輔助電路三大部分，控制電路控制主電路，輔助電電路起輔助信號顯示的作用，它們之間的關系如圖 41 所示： 控制電路主 電 路輔 助 電 路 圖 41 硬件電路關系圖 主電路的設計 傳送帶用電動機 M1 來運行，并用接觸器 KM1 來控制電動機的運行與停止。由熱繼電器 FR1 實現過載保護。 斷路器 QF QF QF3 將三相電源引入，同時 QF QFQF3 為電路提供短路保護。 飲料罐裝生產的主控制電路如圖 42 所示。 3M 1L NP L C2 2 0 V2 4 VQ F 1K M 1Q F 3Q F 2 圖 42 主控制電路圖 10 控制電路的 設計 PLC 控制系統(tǒng)的輸人信號有 9 個，且均為開關量。其中各種單操作按鈕開關 6 個，分別 SB0 啟動按鈕、 SB1 停止按鈕、 SB4 大包 、 SB5 中包、 SB6 小包、 SB7 散裝、SB10 手動復位按鈕。行程開關 1 個，傳感器開關 1 個。 PLC 控制系統(tǒng)的輸出信號有 10 個，其中 1 個用于驅動傳送帶電動機的接觸器 KM1, 3 個電磁閥分別用于大瓶和小瓶的封蓋及飲料罐裝， 6 個用于生產線上的狀態(tài)顯示。如圖 43 所示。 FX 2 N 32 MR 001PLCX 10Y 0X 7X 6X 5X 3X 4X 2X 0X 1Y 4Y 3Y 2Y 124 VCO MCO M 2CO M 1Y 11Y 10Y 7Y 6Y 5???AC?? SB 0?? SB 1????SB 10???? ST 0????? S 024 V??????? KM 1????? HL 4?? SB 7?? SB 6?? SB 5?? SB 4????? YV 1???? YV 3???? YV 2?? HL 5?? HL 7?? HL 6???? HL 10???? HL 11???圖 43 三菱 PLC 外部接線圖 操作面板的設計 操作面板本著操作簡單，直觀明了的，對飲料罐裝自動生產線的每一步都能準確顯示，方便工作人員的工作為原則而設計。如圖 44 所示。 面板 中的按鈕有停止、啟動和手動復位按鈕，以及選擇大包、中包、小包和散裝 11 的按鈕。顯示燈有大包、中包、小包和散裝的顯示燈，還有上電顯示和灌裝過程顯示。 本系統(tǒng)還設置了兩種灌裝模式即大瓶、小瓶灌裝，四種包裝方式即大瓶的大、中、小包裝和散裝及小瓶的大、中、小包裝和散裝 。這樣做有利于不同層次的需要。 啟 啟啟 啟 啟 啟 啟 啟 啟 啟 啟 啟 啟 啟啟 啟啟 啟啟 啟啟 啟啟 啟啟 啟 啟 啟啟 啟S B 0 S B 7S B 6S B 5S B 1 S B 4S B 1 0圖 44操作面板外形圖 12 5 系統(tǒng)程序的設計 控制要求和控制過程分析 系統(tǒng)通過開關設定為自動操作模式，一旦啟動，則傳送帶的驅動電 機啟動并一直保持到停止開關動作或灌裝設備下的傳感器檢測到一個瓶子時停止；瓶子裝滿飲料后，傳送帶驅動電機必須自動啟動，并保持到又檢測到一個瓶子或停止開關動作 。 當瓶子定位在灌裝設備下時，停頓 1s，灌裝設備開始工作，灌裝過程為 小瓶裝 5s 鐘 ，大瓶裝8S 鐘 ， 然后均上蓋時間為 2 秒， 灌裝 和上蓋 過程應有報警顯示， 上蓋過程 停止并不再顯示報警；報警方式為紅燈以 間隔閃爍 。與此同時對生產的飲料進行打包并計數，對于小瓶： 40 瓶為一大包， 30 瓶為一中包， 20 瓶為一小包；對于大瓶： 20 瓶為一大包， 15 瓶為一中包， 10 瓶為一小包。 在生產過程中可以對各計數器手動清零，系統(tǒng)每8 小時將所記數據送入指定的存儲器中，然后將記數器清零。在電動機運轉時按下停止按鈕，系統(tǒng)會馬上停止工作：而在系統(tǒng)進行灌裝和加蓋時按下停止按鈕，系統(tǒng)不會馬上停止工作，而要待加蓋工作完成后，系統(tǒng)最終停止工作。系統(tǒng)過程流程圖和順序功能圖分別如下圖 51 和圖 52 所示。 X0：啟動 Y0：驅動電動機轉動 X1：停止 Y1：灌裝飲料 X2：行程開關 Y2：小瓶上蓋 X3：傳感器 Y3：大瓶上蓋 X4：選擇大包包裝 Y4：顯示大包包裝 X5：選擇中包包裝 Y5：顯示中包包裝 X6：選擇小包包裝 Y6：顯示小包包裝 X7：選擇散裝 Y7：顯示散裝 X10：手動復位 Y10：系統(tǒng)上電顯示 Y11：灌裝和上蓋過程顯示 13 開 始上 蓋 2 秒灌 裝 飲 料停 頓 1 s上 蓋 2 秒灌 裝 飲 料停 頓 1 s初 始 化傳 送 帶 運 行檢 測 飲 料 罐 大 小 大 瓶小 瓶是 否 按 下 啟 動 按 鈕是 否 到 灌 裝 位 置是 否 按 下 停 止 按 鈕是 否 裝 滿裝 罐 和 上 蓋 時 是 否按 下 過 停 止 按 鈕是 否 裝 滿是否是是是是是否否否否否 圖 51 過程流程圖 M 8T 2 K 8 0Y 1T 4 K 2 0Y 3M 6M 4T 3 K 2 0Y 2T 1 K 5 0Y 1M 5M 3M 2M 1 Y 0T 0 K 1 0X 0T 3T 2T 1T 0 X 3T 0 X3M 7 X 2M 8 0 0 2T 4M 7 M 7M 7 圖 52 順序功能圖 14 梯形圖 初始化程序 初始化，啟動時、按下復位鈕和 8 小時將程序中用到的計數器置零 裝箱選擇程序 對生產好的飲料進行裝箱選擇： X4 X5 X6 X7 所對應的按鈕 SB4 SB5 SB6 SB7 分別用于選擇包裝的類型：大包 中包 小包 散裝。 15 流水線主控程序 生產流水線主控電路的自動控制： 系統(tǒng)通過開關設定為自動操作模式，一旦啟動，則傳送帶的驅動電機啟動并一直保持到停止開關動作或灌裝設備下的傳感器檢測到一個瓶子時停止；瓶子裝滿飲料并上蓋后，傳送帶驅動電機必須自動啟動，并保持到又檢測到一個瓶子或停止開關動作；當瓶子定位在灌裝設備下時，停頓 1s，灌裝設備開始工作，對于大瓶灌裝 8 秒鐘，小瓶則灌裝 5 秒鐘，待灌裝過程完畢再對飲料瓶進行上蓋，上蓋