【文章內(nèi)容簡介】 輸人信號。 PLC 控制系統(tǒng)的 有 10 個 輸出信號。 FX2N 系列的 PLC 有繼電器輸出方式，晶體管輸出方式和雙向晶閘管輸出方式三種 , 繼電器輸出方式其特點是：可接通 交 、直流電源 ，其反應 慢，但有干結(jié)點，安全 性及其隔離性好，可靠性高；晶體管輸出方式其特點是：只能接入 直流電源，無干接點，其響應速度最快 —— 場效應管輸出模塊的工頻 可達 20kHz，但過 度負載能力較差；雙向晶閘管輸出方式其特點是：只能接入 交流電源，無干接點。 綜合以上 相關(guān) 信息，并結(jié)合經(jīng)濟實用性的考慮，系統(tǒng)選用 FX2N32MR 型號的PLC：繼電器輸出 方式 ,輸人點數(shù)輸出點數(shù)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(jù)系統(tǒng)的性能與要求， PLC 輸入 /輸出端口地址的分配如表 4 所示。 PLC 的性 能指標 3 .掃描速度 的配置及容量 。 表 1 PLC I/O 端地址編號對照表 輸入信號 輸出信號 泰山學院本科畢業(yè)論文 10 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(guān) 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 大包指示燈 Y4 SB5 中包 X5 HL5 中包指示燈 Y5 SB6 小包 X6 HL6 小包指示燈 Y6 SB7 散裝 X7 HL7 散裝指示燈 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(qū)動傳送帶傳送的電動機的類型也數(shù)不勝數(shù)?；谠撓到y(tǒng)的控制要求與各類型電動機的結(jié)構(gòu)特點和工作場合，并考慮到經(jīng)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(shù)如表 5 所示。 表 2 Y132M4 型電動機的性能參數(shù) 電流 電壓 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn) 矩 額定轉(zhuǎn)速 極數(shù) 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、直流主電路或大型控制電路的切換器，主要控制目標 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(gòu)、觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置等組成。常用的是 CJCJ1 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 交 流接觸器 有幾乎相同 的動作原理和結(jié)構(gòu)。 接觸器的選型有 諸多因素外與負載密切相關(guān)一般三相異步電機的起動電流為額定電流的 35 倍。 綜上所述，本系統(tǒng)選用 CJ1040 接觸器：額定電流為 40A,額泰山學院本科畢業(yè)論文 11 定電壓為 380V。 熱繼電器的選型 熱繼電器由 安裝的位置不同 的 兩 部分組成 。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(lián)。熱繼電器在控制線路中起過載保護的功能。熱繼電器 采用雙金屬熱元件，動作 執(zhí)行 機構(gòu)，常閉觸頭和常開觸頭，復位按鈕及整定電流調(diào)節(jié)旋鈕等。根據(jù)雙金屬熱元件的數(shù)目可分為兩極和三極型熱 繼電 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(diào)整為 15A。 開關(guān)電器、 熔斷器的選型 行程開關(guān)是一種由物體的位移來決定電路通斷的開關(guān)，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 分辨 ，根據(jù)設計需要選擇反射式光電傳感器。反射式光電傳感器的工作原理如圖 4 所示 。 反 射 式 光 電 傳 感 器反射物發(fā) 光接 收 圖 4 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(shù)如表 3 所示。 表 3 PM2LF10 反射式光電傳感器的性能參數(shù) 性能 參數(shù) 檢測距離 ～ 8mm(中心： 5mm)白色無光澤紙 (1515mm) 泰山學院本科畢業(yè)論文 12 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 ) 以下 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 ) 以下 (流入電流為 16mA 時 ) 反應時間 以下 泰山學院本科畢業(yè)論文 13 4 系統(tǒng)的硬件電路 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)的 主電路、控制電路、輔助電路三大部分 組成了硬件系統(tǒng) ， 硬件中的主要部分是 主電路， 主電路和輔助電路 由 控制電路控制 ，起輔助信號顯示 作用 的是輔助電 路。 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(xiàn)過載保護。斷路器 QF QF QF3 將三相電源引入，同時 QFQF QF3 為電路提供短路保護。飲料罐裝生產(chǎn)的主控制電路如圖 5 所示。 圖 5 主控制電路圖 控制電路的 設計 PLC 控制系統(tǒng)有 9 個 均為開關(guān) 量 的輸人信號 。其中各種單操作按鈕開關(guān) 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、泰山學院本科畢業(yè)論文 14 SB10 手動復位按鈕。行程開關(guān) 1 個，傳感器開關(guān) 1 個。 PLC 控制系統(tǒng)的輸出信號有 10 個，其中 1 個用于驅(qū)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(chǎn)線上的狀態(tài)顯示。如圖 6 所示。 圖 6 三菱 PLC 外部接線圖 操作面板的設計 操作簡單，直觀明了的，對飲料罐裝自動生產(chǎn)線的每一步都能準確顯示，方便工作人員的工作 是操作面板的設計 原則。 面板 如圖 7 所示。 泰山學院本科畢業(yè)論文 15 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 7操作面板 泰山學院本科畢業(yè)論文 16 5 系統(tǒng)程序的設計 控制要求和控制過程分析 系統(tǒng)將開關(guān)設定為自動操作模式，一經(jīng)啟動，傳送帶的驅(qū)動電機啟動并一直保持到停止開關(guān)實現(xiàn)停止動作或 傳感器檢測到 下一個瓶子時停止； 飲料 將瓶子 裝滿 后，驅(qū)動電機必須自行啟動，并保持到再次檢測到一個瓶子或停止開關(guān)工 作。當瓶子 傳送定位于 灌裝 的 設備下時，停頓 1 秒，設備開始灌裝 ，灌裝過程為小瓶裝 5 秒 鐘，大瓶裝 8S 鐘，然后均上蓋時間為 2 秒，灌裝和上蓋過程有報警，上蓋過程停止并不再顯示報警；報警方式為紅燈以 間隔 性閃爍。與此同時對生產(chǎn)的料進行打包 計數(shù)，對于小瓶： 40 瓶為一大包， 30 為一中包， 20 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(chǎn)過程中可以對各計數(shù)器手動清零，系統(tǒng)每 7 小時將所記數(shù)據(jù)送入指定的存儲器中，然后將記數(shù)器清零。在電動機運轉(zhuǎn)時按下停止按鈕，系統(tǒng)會馬上停止：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，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 11。 I/O 端口分配 X0：啟動 Y0：驅(qū)動電動機轉(zhuǎn)動 X1：停止 Y1：灌裝飲料 X2：行程開關(guān) 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 泰山學院本科畢業(yè)論文 17 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 8 系統(tǒng)流程圖 初始化，啟動時、按下復 位鈕和 7 小時將程序中用到的計數(shù)器置零 泰山學院本科畢業(yè)論文 18 裝箱選擇 生產(chǎn)好的飲料： X4 X5 X6 X7 所對應的按鈕 SB4 SB5 SB6 SB7 分別 是 ：大包 中包 小包 散裝 等 包裝的類型 。 泰山學院本科畢業(yè)論文 19 泰山學院本科畢業(yè)論文 20 生產(chǎn)流水線主控電路的自動控制：系統(tǒng) 將 開關(guān)設定為自動操作模式，一 經(jīng) 啟動，驅(qū)動電機啟動并一直保持到停止開關(guān)動作或灌裝設備下的傳感器檢測到一個瓶子時停止；瓶子 被 裝滿飲料并 完成 上蓋后，驅(qū)動電機必須自 行 啟動，并保持到又檢測到一個瓶子或停止開關(guān)動作；當瓶子定位在灌裝設備下時，停頓 1 秒 ，灌裝設備開始工作 進行灌裝 ，對于大瓶 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，上蓋時間為 2 秒鐘。當系統(tǒng)正在運行裝罐時，按下停止按鈕，系統(tǒng)并不會馬上停止，待上蓋工作結(jié)束后，系統(tǒng)最終停止運轉(zhuǎn)。 罐裝和上蓋過程中閃爍報警 泰山學院本科畢業(yè)論文 21 小瓶： 40 為一大包， 30 為一中包， 20 為一小包；大瓶： 20 為一大包， 15 為一中包 10 為一小包。并且對所裝箱和所生產(chǎn)飲料的數(shù)量進行計數(shù)。 泰山學院本科畢業(yè)論文 22 設定 7 小時傳輸一次數(shù)據(jù)， 存儲 各記數(shù)器中所記數(shù)據(jù)到 指定的存儲器中。 泰山學院本科畢業(yè)論文 23 泰山學院本科畢業(yè)論文 24 6 程序 的 調(diào)試 利用 三菱 PLC 編程軟件 GX 進行仿真運行調(diào)試。 裝箱選擇程序仿真 X X X X7 分別對應大包 中包 小包和散裝的按鈕，選擇不同的按鈕，控制面板上會顯示出相應的包裝。 主控制程序的仿真 X0（啟動按鈕）上電后 Y0（繼電器線圈）上電并自鎖，傳送帶運行，待 X2（行程開關(guān)）上電后， Y0 失電，傳送帶停止， Y1（灌裝電磁閥）上電，加料 5 秒鐘后，Y1 失電，停止加料， Y2（上蓋裝置）上電，上蓋時間為 2 秒。 泰山學院本科畢業(yè)論文 25 在傳送帶運 轉(zhuǎn)時， X X3(對應光電傳感器 )同時上電，表示檢測到大瓶，此后灌裝加料過程為 8 秒。 泰山學院本科畢業(yè)論文 26 在傳送帶運轉(zhuǎn)時，按下停止按鈕（即 X1 上電）系統(tǒng)馬上停止工作。 泰山學院本科畢業(yè)論文 27 在灌裝加料和上蓋時按下停止按鈕，系統(tǒng)不會馬上停止工作，而是待灌裝和上蓋工作結(jié)束后，最終停止運轉(zhuǎn)。 閃爍報警程序的仿真 系統(tǒng)灌裝加料（ Y1 上電）和上蓋（ Y2 上電）時，發(fā)光二極管報警器（ Y11）會閃爍報警。 泰山學院本科畢業(yè)論文