【導(dǎo)讀】飲料生產(chǎn)線比較復(fù)雜，生產(chǎn)環(huán)節(jié)也很多。產(chǎn)線上重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。障報警蜂鳴器、產(chǎn)量統(tǒng)計顯示器等組成。其中電機用來控制運送飲料瓶的傳送帶部分。序邏輯控制、模塊控制以及計算統(tǒng)計功能。因此本系統(tǒng)選用了S7-300型號的PLC進行控制，既滿足了控制系統(tǒng)所需的。I/O點數(shù)，又滿足了被控對象的控制要求。采用PLC控制飲料灌裝生產(chǎn)線，實現(xiàn)了飲料生產(chǎn)線的自動化、智能化。產(chǎn)率的提高，飲料質(zhì)量和產(chǎn)量的提高具有深遠的意義。

　　

【正文】 寫的子程序塊或帶形參的函數(shù)，可以被其他程序塊（ OB、 FC和 FB）調(diào)用。 （ 3）功能塊（ FB， Function Block） FB 是由用戶自己編寫的子程序塊或帶形參的函數(shù)，可以被其他程序塊（ OB、 FC和 FB）調(diào)用。與 FC 不同的是， FB 擁有自己的稱為背景數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)存儲區(qū)。 （ 4）系統(tǒng)功能（ SFC,System Function） SFC 是已經(jīng)固化在 CPU 中的預(yù)先編好的帶形參的函數(shù)，提供一些系統(tǒng)級的調(diào)用功能，調(diào)用時，需要生成相應(yīng)的背景數(shù)據(jù)塊。 程序結(jié)構(gòu)形式 （ 1）線性編程設(shè)計 將用戶的所有指 令均放在 OB1 中，從第一條到最后一條順序執(zhí)行。 這種方式不利于 多人合作和程序調(diào)試，適合一個人完成的小項目。 20 （ 2）模塊化編程設(shè)計 當(dāng)工程項目比較大時，可以將大項目分解成多個子項目，有不同的人編寫相應(yīng)的子程序塊，在 OB1 中調(diào)用，最終合作完成項目的設(shè)計與調(diào)試。 在程序設(shè)計時采用模塊化編程方法，模塊化設(shè)計的優(yōu)點是： ，可讀性強，容易理解； 、擴充或刪節(jié)，可改性好； ，特別是一些功能程序，如實現(xiàn) PID 算法的程序等 。 ，便于發(fā)現(xiàn)錯誤及時修改，提高 程序調(diào)試的效率 。 ，提高編程的速度； ，可節(jié)約掃描周期的時間，提高 PLC 的響應(yīng)速度。 （ 3）參數(shù)化編程設(shè)計 如果項目中多處使用的控制指令相同，只是程序中所用的地址不同，為了避免重復(fù)編寫相同的指令，減少程序量，可以便帶形參的函數(shù)，多次調(diào)用時賦不同的實參。參數(shù)化編程設(shè)計有利于對常用功能進行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，減少重復(fù)勞動。 工程項目程序結(jié)構(gòu) 需要編寫的程序塊 ? 急停處理 FC10 編寫對急停按鈕的處理指令。 ? 手動運行 FC20 電動機點 動正 /反轉(zhuǎn)，計數(shù)器清零，上位 /下位控制模式選擇。 ? 自動運行 FC30 系統(tǒng)啟動 /停止，傳送帶運行控制，灌裝時間控制，調(diào)用計數(shù)統(tǒng)計程序。 ? 計數(shù)統(tǒng)計 FC42 統(tǒng)計空瓶數(shù)、滿瓶數(shù)、廢品數(shù)、包裝箱數(shù)、計算廢品率等。 ? 故障處理 FC51 當(dāng)故障到來時，對應(yīng)的故障指示燈閃爍。 ? 模擬量處理 FC70 采集灌裝液罐的液位傳感器的數(shù)值，進行處理。 程序結(jié)構(gòu)流程圖 主程序 OB1（循環(huán)執(zhí)行的組織塊）的程序結(jié)構(gòu)如圖 51所示。 21 設(shè)置手動 /自動模式 調(diào)用模擬量處理程序 FC70 調(diào)用手動程序 FC20 調(diào)用自動程序 FC30 調(diào)用模擬量處理程序 FC70 調(diào)用調(diào)用自動程序FC30 調(diào)用模擬量處理程序 FC70 自動程序 FC30 調(diào)用故障處理程序 FC51 手動 /自動模式？ 調(diào)用急停處理程序 FC10 圖 46 主程序 OB1 的程序結(jié)構(gòu)流程圖 手動 自動 22 編寫生產(chǎn)線自動運行程序（ FC30） /停止 生產(chǎn)線啟動 /停止控制： 按下控制面板上的啟動按鈕 ，控制生產(chǎn)線設(shè)備啟動 =1. 按下控制面板上的停機按鈕 ，控制生產(chǎn)線設(shè)備停止 =0 注意： 為抱枕按下停機按鈕能夠可靠停機，停機按鈕是接在常閉觸點上的。 自動循環(huán)灌裝程序 如圖 62 所示 圖 61 生產(chǎn)線自動運行啟動 /停止指令 23 24 生產(chǎn)線運行后（ =1），傳送帶電機正向運轉(zhuǎn)（ =1） ,直到灌裝位置接近開關(guān) 檢測到有瓶子，傳送帶停下來（ =0）。 到達灌裝位置開始灌 裝，灌裝閥門打開（ =1），灌裝時間 5 秒。瓶子灌滿后灌裝閥門關(guān)閉（ =0），傳送帶繼續(xù)向前運動（ =1） . 按下停止按鈕 ，傳送帶停止運動。 當(dāng)傳送帶上已經(jīng)沒有瓶子時，傳送帶停止運行。 手動運行如圖 63 所示 圖 62 自動循 環(huán)灌裝程序 25 按下控制面板上的正向點動按鈕 ，控制傳送帶的電動機正轉(zhuǎn) =1. 按下控制面板上的反向點動按鈕 ，控制傳送帶的電動機反轉(zhuǎn) =1. 注意： 如果兩個按鈕同時按下，電動機的正反轉(zhuǎn)要實現(xiàn)互鎖。 為了防止電動機正反轉(zhuǎn)頻繁切換造成 負載變化太大，電動機正反轉(zhuǎn)方向改變要有時間限制，切換時間間隔要在 2秒鐘以上。即： 電動機點動正轉(zhuǎn)停下來 2 秒鐘后點動反轉(zhuǎn)才有效； 電動機點動發(fā)轉(zhuǎn)停下來 2 秒鐘后點動正轉(zhuǎn)才有效。 急停處理（ FC10） 急停處理程序如圖 64 所示 圖 64 急停處理子程序 圖 63 手動運行 26 圖 64 急停處理子程序 當(dāng)生產(chǎn)線在運行過程中出現(xiàn)問題時，按下急停按鈕使各執(zhí)行部件立即停止動作，維持在當(dāng)前的狀態(tài)。 注意：急停按鈕的接線是常閉狀態(tài)。 計數(shù)統(tǒng)計 空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)計數(shù)統(tǒng)計 圖 65 所示為統(tǒng)計空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)的程序 。 27 圖 65 瓶子計數(shù)統(tǒng)計程序 圖 65 所示為瓶子計數(shù)統(tǒng)計程序，灌裝生產(chǎn)線運行后，利用空瓶位置接近開關(guān) 和滿瓶位置接近開關(guān) 分別對空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)進行統(tǒng)計。加脈沖輸入端 CU具有捕捉上升沿的功能，當(dāng)瓶子經(jīng)過接近開關(guān)時，計數(shù)器加 1。從 BCD 碼格式輸出端CVBCD 將當(dāng)前滿瓶數(shù)送到控制面板上的數(shù)碼管顯示。 圖 66所示為計算廢品率的程序。 28 圖 66 計算廢品率的程序 空瓶數(shù)減去滿瓶數(shù)得到廢品數(shù)，廢品數(shù)除以空瓶數(shù)乘以 100得到百分數(shù)的廢品率。由于廢 品數(shù)是實數(shù)，因此，要先將廢品數(shù)和空瓶數(shù)轉(zhuǎn)換成實數(shù)，在做除法運算。 廢品率超過 2%時報警 圖 67 廢品率超過 2%時報警 圖 67 所示為廢品率超過 2%時的報警程序。用比較指令實現(xiàn)廢品率超過 2%時傳送帶終止指示燈亮報警程序。 顯示包裝箱數(shù) 29 圖 68 顯示包裝箱數(shù)的程序 圖 68 所示為顯示包裝箱數(shù)的程序。滿瓶數(shù)除以 24 得到的包裝箱數(shù)是整數(shù)格式，若要在數(shù)碼管上顯示，需要轉(zhuǎn)換成 BCD 碼格式 。 計數(shù)值清零 在手動運行 程序塊 FC20 中編寫計數(shù)值清零程序，如圖 69所示。 圖 69 計數(shù)值清零程序 只需對 MD30 做清零操作即可清空空瓶數(shù) MW滿瓶數(shù) MW32 和廢品率 MD36。 生產(chǎn)線故障故障報警 30 31 圖 610 生產(chǎn)線故障報警的程序 如圖 610 所示為生產(chǎn)線故障報警的程序，故障信號到來時，對應(yīng)的故障指示以2HZ 的頻率閃爍。按下控制面板上的故障應(yīng)答按鈕 以后，如果故障已消失，則故障指示燈熄滅；如果故障依然存在，則故障指示燈常亮。 編寫主程序 OB1 32 33 圖 611 主程序 選擇生產(chǎn)線的工作模式，設(shè)備處于停機狀態(tài)時可以用選擇開關(guān) 確定運行模式： 當(dāng) =0 時，手動模式有效， =1； 當(dāng) =1 時，自動模式有效， =1。 只有在手動模式下（ =1）才允許電動機點動，調(diào)用電動機點動程序 FC20。 只有在自動模式下（ =1）才允許生產(chǎn)線運行，調(diào)用生產(chǎn)線運行程序 FC30, 調(diào)用急停處理程序 FC10。 蜂鳴器整點響 5S 的程序 如圖 612所示利用日期時間中斷組織塊（ OB10）使蜂鳴器到整點響 5S 報時。在硬件組態(tài)中定義 OB10 的參數(shù)，從整點開始每隔 1h 執(zhí)行一次 OB10。 圖 612 硬件組態(tài) OB10 的參數(shù) 在 OB10 和 OB1 編寫相應(yīng)的程序，使蜂鳴器每到整點響 5S。如圖 613 所示。 34 圖 613 蜂鳴器整點響 5S 的程序 在 OB10 中觸發(fā)蜂鳴器，在 OB1 中用接通延時定時器控制蜂鳴器響 5S。 模擬量處理程序 OB100 啟動組織塊中用語句表編寫指令 在 OB100 啟動組織塊中用語句表編寫指令，生成一個常“ 0”信號 和一個?！?1”信號 ，如圖 614 所示。 35 圖 614 OB100 啟動組織塊 在硬件組態(tài)中定義 500ms 執(zhí)行一次循環(huán)中斷組織塊 OB35 在硬件組態(tài)中定義 500ms 執(zhí)行一次循環(huán)中斷組織塊 OB35，如圖 615所示。 圖 615 組態(tài)循環(huán)中斷組織塊 OB35 在 OB35 中調(diào)用 FC105，間隔 500ms 采集一次灌裝罐的液位值 在 OB35 中調(diào)用 FC105，間隔 500ms 采集一次灌裝罐的液位值 ， 如圖 616 所示 。 圖 616 將采集到的模擬量轉(zhuǎn) 換成實際液位值 36 在 FC70 中編寫模擬量液位值的處理程序 在 FC70 中編寫模擬量液位值的處理程序，控制進料閥門的打開和關(guān)閉，如圖 617 所示。 圖 617 控制進料閥門的打開和關(guān)閉的程序 當(dāng)液位高度傳感器測量值范圍為 0~1000mm，當(dāng)液位低于 150mm 時，打開進料閥門 =1，當(dāng)液位高于 850mm 時，關(guān)閉進料閥門 =0。 37 結(jié)束語 經(jīng)過了這一段的學(xué)習(xí)和工作，我終于完成了《飲料灌裝生產(chǎn)流水線的 PLC 控制》的論文。從開始接到論文題目到系統(tǒng)的實現(xiàn)，再到論文文章的完成，每走一步 對我來說都是自己所學(xué)知識的嘗試與挑戰(zhàn)，這也是我在大學(xué)期間完成的最大的項目。在這段時間里，我學(xué)到了很多知識也有很多感受，從對 PLC 控制自動化系統(tǒng)的設(shè)計所需技術(shù)和知識很不了解的狀態(tài)，我開始了獨立的學(xué)習(xí)和試驗，查看相關(guān)的資料和書籍，讓自己頭腦中模糊的概念逐漸清晰，使自己非常稚嫩的作品一步步完善起來，每一次改進都是我學(xué)習(xí)的收獲，每一次試驗的成功都是對我不斷努力的肯定。從中我也充分認識到了 PLC 在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用的重要性，以及它為我們生活帶來的便利。 雖然我的設(shè)計作品不是很完善，還有一些不足之處，但我可以自豪的說，這里面的每一段程序，都是自己不懈努力成果。當(dāng)我看到自己的程序，能夠穩(wěn)定的通過調(diào)試。我相信其中的酸甜苦辣最終都會化為甜美的甘泉。 這次做論文的經(jīng)歷也會使我終身受益，我感受到做論文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己學(xué)習(xí)的過程和研究的過程，沒有學(xué)習(xí)就不可能有研究的能力，沒有自己的研究，就不會有所突破，那也就不叫設(shè)計了。希望這次的經(jīng)歷能讓我在以后學(xué)習(xí)中激勵我繼續(xù)進步 38 致 謝 通過這一階段的努力，我的畢業(yè)論文《飲料灌裝生產(chǎn)流水線的 PLC 控制》終于完成了，這意味著大學(xué)生活即將結(jié)束。在大學(xué)階段，我在 學(xué)習(xí)上和思想上都受益非淺，這除了自身的努力外，與各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵是分不開的。 在本論文的寫作過程中，我的指導(dǎo)導(dǎo)師楊國偉老師傾注了大量的心血，從 選題到開 題報告，從寫作提綱，到一遍又一遍地指出每稿中的具體問題，嚴格把關(guān)，循循善誘，在此我表示衷心感謝。同時我還要感謝在我這次畢業(yè)設(shè)計過程中給我極大關(guān)懷和支持的各位老師以及關(guān)心我的同學(xué)和朋友。 畢業(yè)設(shè)計是一次系統(tǒng)的對自己所學(xué)知識的應(yīng)用過程，畢業(yè)設(shè)計的完成，這也意味著新的學(xué)習(xí)生活的開始。我將銘記我是一名輕院學(xué)子，在今后的工作中會把輕院的優(yōu)良傳統(tǒng)發(fā)揚 光大。 感謝各位老師的批評指導(dǎo)。 39 參考文獻 [1] 西門子公司 . S7300 模塊數(shù)據(jù)設(shè)備手冊。 [2] 西門子公司 . S7300CPU 安裝操作指導(dǎo)。 [3] 西門子公司 . 用于 S7300 的梯形圖。 [4] 西門子公司 . STEP7 編程手冊。 [5] 崔堅 .西門子 S7 可編程控制器 —— STEP7 編程指南 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2020。 40 附 錄 ? 自動灌裝生產(chǎn)線項目的符號表 41