【正文】 的分析 本次設(shè)計(jì) 以 FX2N 系列 PLC 作為處理核心，用行程開關(guān)、傳感器 等外部設(shè)備將生產(chǎn)過程中的信號(hào)（如空瓶運(yùn)行的位置、飲料瓶的大小等等）處理后送到 處理器將其處理 ，由 PLC 對數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，然后輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)（如接觸器、電磁閥等等）來完成飲料罐裝生產(chǎn)流水線 的自動(dòng)化高效、準(zhǔn)確的 操作。 硬件方案設(shè)計(jì) 飲料的灌裝是 運(yùn) 用了飲料灌裝機(jī)， 它 將 飲料 灌裝裝置以及封蓋裝置集合在一起， 實(shí)現(xiàn)飲料的灌裝與上蓋， 使飲料的灌裝 能穩(wěn)定、高效的完成。利用輔助繼電器對計(jì)數(shù)器進(jìn)行正電平觸發(fā)來 完成對 產(chǎn)品的計(jì)數(shù)。 圖 1 飲料灌裝生產(chǎn)流水線模型 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文 4 系統(tǒng)的工作原理：系統(tǒng)一經(jīng) 上電，傳送帶 將 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，待空飲料瓶行 至行程開關(guān) 處 ，行程開關(guān) 閉合，電動(dòng)機(jī)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(shí)間，飲料灌裝過程完成后電動(dòng)機(jī)恢復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，如此循環(huán)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線 的自動(dòng)控制。 E 1閥 門傳 送 帶驅(qū) 動(dòng) 電 動(dòng) 機(jī) 行 程 開 關(guān)光 電 傳 感 器大 瓶小 瓶 圖 2 飲料灌裝生產(chǎn)流水線 結(jié)構(gòu) 軟件方案設(shè)計(jì) PLC 軟件方案設(shè)計(jì)有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，邏輯設(shè)計(jì)法等 梯形圖的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法是 運(yùn)用 比較廣泛的一種方法。以下是 梯形圖經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì) 法的基本步驟： 。 繼電器電路圖的中間繼電器，時(shí)間繼電器對應(yīng)的梯形圖中的輔助繼電器（ M）和定時(shí)器（ T）的元件號(hào)。 邏輯 設(shè)計(jì)法的理論基礎(chǔ)是邏輯代數(shù)。在 電氣控制線路 中 會(huì)發(fā)現(xiàn) ,線路的接通和斷開 ,都是 由 繼電器等元件的觸點(diǎn)來 控制泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文 5 決定 的 ,故控制線路的 所有 功能必定取決于這些觸點(diǎn)的開，合兩種狀態(tài)。具體步驟如下圖 3 所示 : 明 確 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 和 技 術(shù) 條 件修 改 軟 件 ， 硬 件聯(lián) 機(jī) 調(diào) 試局 部 模 擬 運(yùn) 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(jì)P L C 機(jī) 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(yùn) 行程 序 備 份否是 圖 3 PLC 邏輯設(shè)計(jì)步驟圖 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文 6 3 系統(tǒng)元件的選擇 PLC 控制要求和內(nèi)容 及選型 PLC 可編 程控制器是工業(yè)自動(dòng)化的基礎(chǔ)。 (1) 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 微機(jī)雖然具有很強(qiáng)的功能，但單抗干擾能力差，工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境的電磁干擾、電源波動(dòng)、機(jī)械振動(dòng)、溫度和濕度的變化等都可能使一般通用微機(jī)不能實(shí)現(xiàn)正常工作。如在硬件方面采用 了電和磁的屏蔽，對 I/O 接口采用了光電隔離技術(shù)，對電源及 I/O 接口線采用了數(shù) 種濾波等。 (2) 機(jī)構(gòu)簡單，應(yīng)用靈活 PLC 在硬件結(jié)構(gòu)上采用模塊化中的類似積木式的結(jié)構(gòu)，輸入和輸出信號(hào)模塊、通信模塊及一些特別功能模塊類型繁多。 (3) 編程方便，易于使用 PLC 采用了與繼電器控制電路有許 多相似之處的梯形圖作為主要的編程語言，形象直觀 的程序 ， 簡單易學(xué) 指令， 容易理解和掌握 編程步驟和方法，不需要具備專門的計(jì)算機(jī)知識(shí)， 使具有一定的電工和工藝知識(shí)的人員 可以在短時(shí)間內(nèi)學(xué)會(huì)。 PLC 具有 多種 常用的功能，如 PID 閉環(huán)回路控制、中斷控制等。 PLC 組成 的 多種工業(yè)網(wǎng)絡(luò)， 可 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送、上位監(jiān) 測 控 制 等功能。為了達(dá)到這一目的， 其不要安裝在發(fā)熱器件附近，不能安裝在結(jié)露，雨淋的場所，在粉塵多，油煙大、有腐蝕性氣體的場合安裝時(shí)要采取封閉措施，在封閉的電器柜中安裝時(shí)，要注意解決通風(fēng)問題。 PLC 的安裝固定常有兩種方式，一是直接利用機(jī)箱上的安裝孔，用螺釘把 機(jī)箱固定在控制柜的背板或面板上；二是利用 DIN 導(dǎo)板安裝，這需先將 DIN 導(dǎo)板 先 固定好，再將 PLC 與各種擴(kuò)展單元卡上 DIN 導(dǎo)板。 PLC 在工作前必須正確地接入控制系統(tǒng)，和其連接的主要有 PLC 的電源接線，輸入輸出器件的接線，通信線，接地線。這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前就要深入現(xiàn)場進(jìn)行細(xì)致的調(diào)查研究，收集有關(guān)控制現(xiàn)場的資料，收集相關(guān)先進(jìn)的中國、外國資料。 (2) 確保 PLC 控制系統(tǒng)安全可靠 保證 PLC 控制系統(tǒng)能夠長期 安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的最為泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文 8 重要原則。例如：應(yīng)該保證 PLC 程序不僅在正常條件下運(yùn)行，而且在 特殊 非正常 條件下（如突然停 電再上電、按鈕按錯(cuò) ，繼電器不動(dòng)作 等），也能正常工作。這就要求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)較簡易、實(shí)惠，而且要使系統(tǒng)的使用及維護(hù)更簡單、花費(fèi)更低，不宜盲目地追求過程的自動(dòng)化和高指標(biāo)。 事實(shí) 上 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ：首先考慮的是 應(yīng)是 系統(tǒng)的安全性、可靠性設(shè)計(jì)，然后才是根據(jù)控制工藝要求進(jìn)行控制流程 的 設(shè)計(jì)， 最后 就是編寫切實(shí)可行、 簡單、高效的 PLC 程序，安全性、可靠性設(shè)計(jì)要求的前提下，編寫相應(yīng)的 PLC 程序非常重要，硬件上保證的安全性 與可靠性 ，以及軟件 PLC 程序中的 安全 性 考慮應(yīng)該同步進(jìn)行。 （ 2） PLC 的工作過程 PLC 用戶程序 的工作過程可分為輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個(gè)階段。 PLC 選型與硬件配置 選擇 PLC,主要是確定它的生產(chǎn)廠家與型號(hào)。 在生產(chǎn)廠家確定后，它的型號(hào)主要決定于控制要求，在滿足 設(shè)備控制要求的前提下，必須考慮生產(chǎn)成本。 考慮到生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大、生產(chǎn)工藝的改進(jìn)、控制任務(wù)的增加以及維護(hù)重接線的需要，在選擇硬件模塊時(shí)要留有適當(dāng)?shù)挠嗔俊? 根據(jù)特殊功能要求選擇智能單元 . 根據(jù)通信要求選擇通信接口模塊。 PLC 控制系統(tǒng) 的 有 10 個(gè) 輸出信號(hào)。 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。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。 表 1 PLC I/O 端地址編號(hào)對照表 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 功能 編號(hào) 名稱 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 灌裝過程顯示 Y11 電動(dòng)機(jī)的選型 目前市面上的電動(dòng)機(jī)類型多種多樣，用于驅(qū)動(dòng)傳送帶傳送的電動(dòng)機(jī)的類型也數(shù)不勝數(shù)。 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 觸器是一種用來接通或斷開帶負(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)。 1） 交流接觸器。常用的是 CJCJ1 CJ12B 等系列。 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。 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 。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 采用雙金 屬熱元件，動(dòng)作 執(zhí)行 機(jī)構(gòu)，常閉觸頭和常開觸頭，復(fù)位按鈕及整定電流調(diào)節(jié)旋鈕等。 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。 熔斷器選用 RL115 型熔點(diǎn)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 4 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(xué)院本科畢業(yè)論文 12 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(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