【正文】 ..................................................................................... 18 數(shù)據(jù)傳送程序 ...................................................................................................... 19 目 錄 V 6 程序調(diào)試 ............................................................................................................................ 21 裝箱選擇程序的仿真 ................................................................................................. 21 主控制程序的仿真 ..................................................................................................... 21 閃爍報警程序的仿真 ................................................................................................. 24 記數(shù)程序的仿真 ......................................................................................................... 24 7 結(jié)論與展望 ........................................................................................................................ 25 致 謝 .................................................................................................................................... 26 參考文獻 ................................................................................................................................ 27 附 錄 .................................................................................................................................... 28 即可）： Equation Chapter 1 Section 1 1 緒論 1 1 緒論 課題研究背景 近年來，飲料工業(yè)發(fā)展迅猛，碳酸飲料、果汁飲料、蔬菜汁飲料、含乳飲料、瓶裝 飲用水 、茶 飲料 等品種不斷豐富，產(chǎn)量上的 不斷需求 使得對設(shè)備市場的需求也 不斷增加 [12]。不過，隨著時代的發(fā)展，飲料灌裝生產(chǎn)線的控制過程正朝著智能化和自動化的方向發(fā)展。用戶在購到所需的 PLC 后，只需按說明書的提示，做少量的接線和簡易的用戶程序編制工作，就可靈活方便地將 PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實踐 [512]。其中硬件設(shè)計包括三菱FX2N32MR PLC 外部電路的設(shè)計與安裝；軟件部分包括程序的設(shè)計與調(diào)試。設(shè)計好的飲料灌裝生產(chǎn)流水線能夠?qū)崿F(xiàn)以下目的：（ 1）系統(tǒng)通過開關(guān)設(shè)定為自動操作模式，一旦啟動，則傳送帶的驅(qū)動電機啟動并一直保持到停止開關(guān)動作或 待灌裝的飲料瓶被傳送至 灌裝設(shè)備下時停止；瓶子裝滿飲料并上蓋后，傳送帶驅(qū)動電機必須自動啟動，并保持到 下一個待灌裝的飲料瓶被傳送至 灌裝設(shè)備下或停止開關(guān)動作；（ 2）當(dāng)瓶子定位在灌裝設(shè)備下時，停頓 1s，灌裝設(shè)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，上蓋時間為 2 秒鐘。 咸寧學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 Equation Chapter (Next) Section 1 2 飲料罐裝生產(chǎn)流水線總體方案設(shè)計 3 2 飲料罐裝生產(chǎn)流水線總體方案設(shè)計 任務(wù)的分析 本次設(shè)計的任務(wù)是以三菱 FX2N 系列 PLC 作為處理核心，用行程開關(guān)、傳感器將生產(chǎn)過程中的信號（如空瓶的運行的位置、飲料瓶的大小等等）處理后送給 PLC 處理器，由 PLC 對數(shù)據(jù)進行運算，然后輸出驅(qū)動信號（如接觸器、電磁閥等等）來完成飲料罐裝生產(chǎn)過程的流水線操作。 硬件方案設(shè)計 飲料的灌裝是采用了飲料灌裝機，飲料灌裝機將灌裝裝置以及封蓋裝置集合在一起，使飲料的灌裝穩(wěn)定、高效的完成。利用輔助繼電器對計數(shù)器進行正電平觸發(fā)來實現(xiàn)對所生產(chǎn)產(chǎn)品的計數(shù)。 系統(tǒng)的工作原理：系統(tǒng)一旦上電，傳送帶驅(qū)動電動機運轉(zhuǎn)，待空飲料瓶行至行程開關(guān)，行程開關(guān)閉合，電動機停轉(zhuǎn)，灌裝設(shè)備通過閥門 的 關(guān)斷來控制飲 料灌裝的時間，待飲料灌裝過程完畢后電動機恢復(fù)轉(zhuǎn)動，如此循環(huán)實現(xiàn)生產(chǎn)線上的自動控制。 E 1閥 門傳 送 帶驅(qū) 動 電 動 機 行 程 開 關(guān)光 電 傳 感 器大 瓶小 瓶 圖 21 生產(chǎn)流水線結(jié)構(gòu)圖 軟件方案設(shè)計 PLC 軟件方案設(shè)計的方法有經(jīng)驗設(shè)計法，邏輯設(shè)計法等。這種方法沒有普遍的規(guī)律可以遵循 ,具有很大的試探性很隨意性 ,最后的結(jié)果不是唯一的。以下是經(jīng)驗設(shè)計方法的基本步驟 ： 。 ，時間繼電器對應(yīng)的梯形圖中的輔助繼電器（ M）和定時器（ T）的元件號。 邏輯設(shè)計法 邏輯設(shè)計法的理論基礎(chǔ)是邏輯代數(shù)?？匆粋€電氣控制線路都會發(fā)現(xiàn) ,線路的接通和斷開 ,都是通過繼電器等元件的觸點來實現(xiàn)的 ,故控制線路的種種功能必定取決于這些觸點的開，合兩種狀態(tài)。具體步驟如下圖 31 所示 : 明 確 設(shè) 計 任 務(wù) 和 技 術(shù) 條 件修 改 軟 件 ， 硬 件聯(lián) 機 調(diào) 試局 部 模 擬 運 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 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(shè)計步驟圖 Equation Chapter (Next) Section 1 3 系統(tǒng)元件的選擇 5 3 系統(tǒng)元件的選擇 PLC 的選型 根據(jù)飲料罐裝自動生產(chǎn)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(guān)量。 FX2N 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(yīng)速度最快 —— 場效應(yīng)管輸出模塊的工作頻率可達 20kHz，但過載能力較差。便于以后的修改和擴展。 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(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 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(fù)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) [1314]。 咸寧學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 表 32 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容量控制電路的自動化切換器，主要控制對象是電動機。 1）交流接觸器。常用的是 CJ0CJ1 CJ12B 等系列。 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。 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。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)。熱繼電器是采用雙金屬熱元件，動作機構(gòu)，常閉觸頭和常開觸頭，復(fù)位按鈕及整定電流調(diào)節(jié)旋鈕等構(gòu)成。 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。 熔斷器 選用 RL115 型熔點器，熔體的額定電流為 30A。反射式光電傳感器的工作原理如圖 31 所示。 表 33 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) 最小檢測物體 φ 銅線 (設(shè)定距離： 5mm) 應(yīng)差 使用白色無光澤紙 (1515mm) 工作距離的 20%以下 重復(fù)精度 (垂直于檢測軸 ) 以下 電源電壓 5～ 24V DC177。 最大流入電流： 100mA 剩余電壓： 1V 以下 (流入電流為 100mA 時 ) 以下 (流入電流為 16mA 時 ) 短路保護 裝 備 反應(yīng)時間 以下 Equation Chapter (Next) Section 1 咸寧學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 4 系統(tǒng)的硬件電路實現(xiàn) 9 4 系統(tǒng)的硬件電路實現(xiàn) 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)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(guān)系如圖 41 所示： 控制電路主 電 路輔 助 電 路 圖 41 硬件電路關(guān)系圖 主電路的設(shè)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。 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。 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 咸寧學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 控制電路的 設(shè)計 PLC 控制系統(tǒng)的輸人信號有 9 個，且均為開關(guān)量。行程開關(guān) 1 個，傳感器開關(guān) 1 個。如圖 43 所示。如 圖 44 所示。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。這樣做有利于不同層次的需要。 當(dāng)瓶子定位在灌裝設(shè)備下時，停頓 1s，灌裝設(shè)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(yīng)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 。在生產(chǎn)過程中可以對各計數(shù)器手動清零，系統(tǒng)每8 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。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。 咸寧學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 流水線主控程序 生產(chǎn)流水線主控電路的自動控制： 系統(tǒng)通過開關(guān)設(shè)定為自動操作模式，一旦啟動 ，則傳送帶的驅(qū)動電機啟動并一直保持到停止開關(guān)動作或灌裝設(shè)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(qū)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(guān)動作；當(dāng)瓶子定位在灌裝設(shè)備下時，停頓 1s，灌裝設(shè)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，上蓋時間為 2 秒鐘。 5 系統(tǒng)程序的設(shè)計 17 咸寧學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 閃爍報警程序 罐裝和上蓋過程中閃爍報警 記數(shù)程序 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。 5 系統(tǒng)程序的設(shè)計 19 數(shù)據(jù)傳送程序 設(shè)定 8 小