【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 輸人信號(hào)。 PLC 控制系統(tǒng)的 有 10 個(gè) 輸出信號(hào)。 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(diǎn)是：可接通 交 、直流電源 ，其反應(yīng) 慢，但有干結(jié)點(diǎn)，安全 性及其隔離性好，可靠性高；晶體管輸出方式其特點(diǎn)是：只能接入 直流電源，無(wú)干接點(diǎn)，其響應(yīng)速度最快 —— 場(chǎng)效應(yīng)管輸出模塊的工頻 可達(dá) 20kHz，但過(guò) 度負(fù)載能力較差；雙向晶閘管輸出方式其特點(diǎn)是：只能接入 交流電源，無(wú)干接點(diǎn)。 綜合以上 相關(guān) 信息，并結(jié)合經(jīng)濟(jì)實(shí)用性的考慮，系統(tǒng)選用 FX2N32MR 型號(hào)的PLC：繼電器輸出 方式 ,輸人點(diǎn)數(shù)輸出點(diǎn)數(shù)均為 16 點(diǎn)，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(kuò)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(biāo) 3 .掃描速度 的配置及容量 。 表 1 PLC I/O 端地址編號(hào)對(duì)照表 輸入信號(hào) 輸出信號(hào) 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文 10 名稱(chēng) 功能 編號(hào) 名稱(chēng) 功能 編號(hào) SB0 啟動(dòng)按鈕 X0 KM1 傳送帶電動(dòng)機(jī) Y0 SB1 停止按鈕 X1 YV1 灌裝電磁閥 Y1 ST0 行程開(kāi)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(dòng)復(fù)位 X10 HL10 系統(tǒng)上電顯示 Y10 HL11 灌裝過(guò)程顯示 Y11 電動(dòng)機(jī)的選型 目前市面上的電動(dòng)機(jī)類(lèi)型多種多樣，用于驅(qū)動(dòng)傳送帶傳送的電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型也數(shù)不勝數(shù)?；谠撓到y(tǒng)的控制要求與各類(lèi)型電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作場(chǎng)合，并考慮到經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，本系統(tǒng)選擇的電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y132M4，其性能參數(shù)如表 5 所示。 表 2 Y132M4 型電動(dòng)機(jī)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(lái)接通或斷開(kāi)帶負(fù)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(biāo) 是電動(dòng)機(jī)。 通用接觸器可大致分以下兩類(lèi)。 1） 交流接觸器。主要有電磁機(jī)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(shè)備，線圈中通以直流電，直 交 流接觸器 有幾乎相同 的動(dòng)作原理和結(jié)構(gòu)。 接觸器的選型有 諸多因素外與負(fù)載密切相關(guān)一般三相異步電機(jī)的起動(dòng)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(xué)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(diǎn)，接在電動(dòng)機(jī)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(guò)載保護(hù)的功能。熱繼電器 采用雙金屬熱元件，動(dòng)作 執(zhí)行 機(jī)構(gòu)，常閉觸頭和常開(kāi)觸頭，復(fù)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(hù)和不帶斷相保護(hù)兩種。 主電動(dòng)機(jī) 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(shí)將額定電流調(diào)整為 15A。 開(kāi)關(guān)電器、 熔斷器的選型 行程開(kāi)關(guān)是一種由物體的位移來(lái)決定電路通斷的開(kāi)關(guān)，選用型號(hào)為 LXK2131型。 熔斷器選用 RL115 型熔點(diǎn)器，熔體的額定電流為 30A。 傳感器的選型 系統(tǒng)中運(yùn)用傳感器對(duì)飲料瓶的大小進(jìn)行 分辨 ，根據(jù)設(shè)計(jì)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(hào)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(cè)距離 ～ 8mm(中心： 5mm)白色無(wú)光澤紙 (1515mm) 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文 12 最小檢測(cè)物體 φ 銅線 (設(shè)定距離： 5mm) 應(yīng)差 使用白色無(wú)光澤紙 (1515mm) 工作距離的 20%以下 重復(fù)精度 (垂直于檢測(cè)軸 ) 以下 電源電壓 5～ 24V DC177。10% 脈動(dòng) PP5%以下 消耗電流 平均： 25mA 以下，峰值： 80mA 以下 輸出 NPN 開(kāi)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(shí) ) 以下 (流入電流為 16mA 時(shí) ) 反應(yīng)時(shí)間 以下 泰山學(xué)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(hào)顯示 作用 的是輔助電 路。 主電路的設(shè)計(jì) 傳送帶用電動(dòng)機(jī) M1 來(lái)運(yùn)行，并用接觸器 KM1 來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行與停止。由熱繼電器 FR1 實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。斷路器 QF QF QF3 將三相電源引入，同時(shí) QFQF QF3 為電路提供短路保護(hù)。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(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)有 9 個(gè) 均為開(kāi)關(guān) 量 的輸人信號(hào) 。其中各種單操作按鈕開(kāi)關(guān) 6 個(gè)，分別 SB0 啟動(dòng)按鈕、 SB1 停止按鈕、 SB4 大包、 SB5 中包、 SB6 小包、 SB7 散裝、泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文 14 SB10 手動(dòng)復(fù)位按鈕。行程開(kāi)關(guān) 1 個(gè)，傳感器開(kāi)關(guān) 1 個(gè)。 PLC 控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)有 10 個(gè)，其中 1 個(gè)用于驅(qū)動(dòng)傳送 帶電動(dòng)機(jī)的接觸器KM1, 3 個(gè)電磁閥分別用于大瓶和小瓶的封蓋及飲料罐裝， 6 個(gè)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(shè)計(jì) 操作簡(jiǎn)單，直觀明了的，對(duì)飲料罐裝自動(dòng)生產(chǎn)線的每一步都能準(zhǔn)確顯示，方便工作人員的工作 是操作面板的設(shè)計(jì) 原則。 面板 如圖 7 所示。 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文 15 面板中的按鈕有停止、啟動(dòng)和手動(dòng)復(fù)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(guò)程顯示。 本系統(tǒng)還設(shè)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(xué)院本科畢業(yè)論文 16 5 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì) 控制要求和控制過(guò)程分析 系統(tǒng)將開(kāi)關(guān)設(shè)定為自動(dòng)操作模式，一經(jīng)啟動(dòng)，傳送帶的驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)并一直保持到停止開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)停止動(dòng)作或 傳感器檢測(cè)到 下一個(gè)瓶子時(shí)停止； 飲料 將瓶子 裝滿 后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)必須自行啟動(dòng)，并保持到再次檢測(cè)到一個(gè)瓶子或停止開(kāi)關(guān)工 作。當(dāng)瓶子 傳送定位于 灌裝 的 設(shè)備下時(shí)，停頓 1 秒，設(shè)備開(kāi)始灌裝 ，灌裝過(guò)程為小瓶裝 5 秒 鐘，大瓶裝 8S 鐘，然后均上蓋時(shí)間為 2 秒，灌裝和上蓋過(guò)程有報(bào)警，上蓋過(guò)程停止并不再顯示報(bào)警；報(bào)警方式為紅燈以 間隔 性閃爍。與此同時(shí)對(duì)生產(chǎn)的料進(jìn)行打包 計(jì)數(shù)，對(duì)于小瓶： 40 瓶為一大包， 30 為一中包， 20 為一小包；對(duì)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(guò)程中可以對(duì)各計(jì)數(shù)器手動(dòng)清零，系統(tǒng)每 7 小時(shí)將所記數(shù)據(jù)送入指定的存儲(chǔ)器中，然后將記數(shù)器清零。在電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)按下停止按鈕，系統(tǒng)會(huì)馬上停止：而在系統(tǒng)進(jìn)行灌裝和加蓋時(shí)按下停止按鈕，系統(tǒng)不會(huì)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(guò)程流程圖和順 序功能圖分別如下圖 11。 I/O 端口分配 X0：?jiǎn)?dòng) Y0：驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) X1：停止 Y1：灌裝飲料 X2：行程開(kāi)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(dòng)復(fù)位 Y10：系統(tǒng)上電顯示 Y11：灌裝和上蓋過(guò)程顯示 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文 17 開(kāi) 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(yùn) 行檢 測(cè) 飲 料 罐 大 小 大 瓶小 瓶是 否 按 下 啟 動(dòng) 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(shí) 是 否按 下 過(guò) 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(dòng)時(shí)、按下復(fù) 位鈕和 7 小時(shí)將程序中用到的計(jì)數(shù)器置零 泰山學(xué)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(duì)應(yīng)的按鈕 SB4 SB5 SB6 SB7 分別 是 ：大包 中包 小包 散裝 等 包裝的類(lèi)型 。 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文 19 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文 20 生產(chǎn)流水線主控電路的自動(dòng)控制：系統(tǒng) 將 開(kāi)關(guān)設(shè)定為自動(dòng)操作模式，一 經(jīng) 啟動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)并一直保持到停止開(kāi)關(guān)動(dòng)作或灌裝設(shè)備下的傳感器檢測(cè)到一個(gè)瓶子時(shí)停止；瓶子 被 裝滿飲料并 完成 上蓋后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)必須自 行 啟動(dòng)，并保持到又檢測(cè)到一個(gè)瓶子或停止開(kāi)關(guān)動(dòng)作；當(dāng)瓶子定位在灌裝設(shè)備下時(shí)，停頓 1 秒 ，灌裝設(shè)備開(kāi)始工作 進(jìn)行灌裝 ，對(duì)于大瓶 8 秒鐘，小瓶則灌裝 5 秒鐘，待灌裝過(guò)程完畢再對(duì)飲料瓶進(jìn)行上蓋，上蓋時(shí)間為 2 秒鐘。當(dāng)系統(tǒng)正在運(yùn)行裝罐時(shí)，按下停止按鈕，系統(tǒng)并不會(huì)馬上停止，待上蓋工作結(jié)束后，系統(tǒng)最終停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 罐裝和上蓋過(guò)程中閃爍報(bào)警 泰山學(xué)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(duì)所裝箱和所生產(chǎn)飲料的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)。 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文 22 設(shè)定 7 小時(shí)傳輸一次數(shù)據(jù)， 存儲(chǔ) 各記數(shù)器中所記數(shù)據(jù)到 指定的存儲(chǔ)器中。 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文 23 泰山學(xué)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(jìn)行仿真運(yùn)行調(diào)試。 裝箱選擇程序仿真 X X X X7 分別對(duì)應(yīng)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(huì)顯示出相應(yīng)的包裝。 主控制程序的仿真 X0（啟動(dòng)按鈕）上電后 Y0（繼電器線圈）上電并自鎖，傳送帶運(yùn)行，待 X2（行程開(kāi)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(shí)間為 2 秒。 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文 25 在傳送帶運(yùn) 轉(zhuǎn)時(shí)， X X3(對(duì)應(yīng)光電傳感器 )同時(shí)上電，表示檢測(cè)到大瓶，此后灌裝加料過(guò)程為 8 秒。 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文 26 在傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，按下停止按鈕（即 X1 上電）系統(tǒng)馬上停止工作。 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文 27 在灌裝加料和上蓋時(shí)按下停止按鈕，系統(tǒng)不會(huì)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(yùn)轉(zhuǎn)。 閃爍報(bào)警程序的仿真 系統(tǒng)灌裝加料（ Y1 上電）和上蓋（ Y2 上電）時(shí)，發(fā)光二極管報(bào)警器（ Y11）會(huì)閃爍報(bào)警。 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文