【正文】 的飲料瓶被傳送至灌裝設(shè)備下時(shí)停止；瓶子裝滿飲料并上蓋后，傳送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)必須自動(dòng)啟動(dòng)，并保持到下一個(gè)待灌裝的飲料瓶被傳送至灌裝設(shè)備下或停止開關(guān)動(dòng)作；（2）當(dāng)瓶子定位在灌裝設(shè)備下時(shí)，停頓1s，灌裝設(shè)備開始工作，對(duì)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(duì)飲料瓶進(jìn)行上蓋，上蓋時(shí)間為2秒鐘。2 飲料罐裝生產(chǎn)流水線總體方案設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是以三菱FX1N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(hào)（如空瓶的運(yùn)行的位置、飲料瓶的大小等等）處理后送給PLC處理器，由PLC對(duì)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)過程的流水線操作。飲料的灌裝是采用了飲料灌裝機(jī)，飲料灌裝機(jī)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(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行正電平觸發(fā)來實(shí)現(xiàn)對(duì)所生產(chǎn)產(chǎn)品的計(jì)數(shù)。系統(tǒng)的工作原理：系統(tǒng)一旦上電，傳送帶驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，待空飲料瓶行至行程開關(guān)，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，待飲料灌裝過程完畢后電動(dòng)機(jī)恢復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，如此循環(huán)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線上的自動(dòng)控制。圖21生產(chǎn)流水線結(jié)構(gòu)圖PLC軟件方案設(shè)計(jì)的方法有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，邏輯設(shè)計(jì)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(yàn)設(shè)計(jì)方法的基本步驟：。，時(shí)間繼電器對(duì)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)?？匆粋€(gè)電氣控制線路都會(huì)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(diǎn)來實(shí)現(xiàn)的,故控制線路的種種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31所示:圖22PLC邏輯設(shè)計(jì)步驟圖3系統(tǒng)元件的選擇 根據(jù)飲料罐裝自動(dòng)生產(chǎn)線的工藝流程圖，PLC控制系統(tǒng)的輸人信號(hào)有9個(gè)，且均為開關(guān)量。FX1N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(diǎn)是：可使用交直流電源，其動(dòng)作慢，但安全隔離效果好，可靠性高；晶體管輸出方式其特點(diǎn)是：只能使用直流電源，其響應(yīng)速度最快——場(chǎng)效應(yīng)管輸出模塊的工作頻率可達(dá)20kHz，但過載能力較差。便于以后的修改和擴(kuò)展。表31 PLC I/O端地址編號(hào)對(duì)照表輸入信號(hào)輸出信號(hào)名稱功能編號(hào)名稱功能編號(hào)SB0啟動(dòng)按鈕X0KM1傳送帶電動(dòng)機(jī)Y0SB1停止按鈕X1YV1灌裝電磁閥Y1ST0行程開關(guān)X2YV2小瓶封蓋Y2S0光電傳感器X3YV3大瓶封蓋Y3SB4大包X4HL4大包Y4SB5中包X5HL5中包Y5SB6小包X6HL6小包Y6SB7散裝X7HL7散裝Y7SB10手動(dòng)復(fù)位X10HL10系統(tǒng)上電顯示Y10HL11灌裝過程顯示Y11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)[1314]。表32 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 A380V 1440 r/min450 Hz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容量控制電路的自動(dòng)化切換器，主要控制對(duì)象是電動(dòng)機(jī)。 1）交流接觸器。常用的是CJ0CJ1CJ12B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(dòng)作機(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)旋鈕等構(gòu)成。主電動(dòng)機(jī)M1的額定電流15A，F(xiàn)R1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(cè)距離～8mm(中心：5mm)白色無光澤紙(1515mm)最小檢測(cè)物體φ (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(cè)軸)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))(流入電流為16mA時(shí))短路保護(hù)裝　備反應(yīng)時(shí)間4系統(tǒng)的硬件電路實(shí)現(xiàn)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(hào)顯示的作用，它們之間的關(guān)系如圖41所示：圖41硬件電路關(guān)系圖傳送帶用電動(dòng)機(jī)M1來運(yùn)行，并用接觸器KM1來控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行與停止。斷路器QFQFQF3將三相電源引入，同時(shí)QFQFQF3為電路提供短路保護(hù)。圖42主控制電路圖PLC控制系統(tǒng)的輸人信號(hào)有9個(gè)，且均為開關(guān)量。行程開關(guān)1個(gè)，傳感器開關(guān)1個(gè)。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(shí)，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(shí)間為2秒，灌裝和上蓋過程應(yīng)有報(bào)警顯示，上蓋過程停止并不再顯示報(bào)警；。在生產(chǎn)過程中可以對(duì)各計(jì)數(shù)器手動(dòng)清零，系統(tǒng)每8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。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。生產(chǎn)流水線主控電路的自動(dòng)控制：系統(tǒng)通過開關(guān)設(shè)定為自動(dòng)操作模式，一旦啟動(dòng)，則傳送帶的驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)并一直保持到停止開關(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；瓶子裝滿飲料并上蓋后，傳送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)必須自動(dòng)啟動(dòng)，并保持到又檢測(cè)到一個(gè)瓶子或停止開關(guān)動(dòng)作；當(dāng)瓶子定位在灌裝設(shè)備下時(shí)，停頓1s，灌裝設(shè)備開始工作，對(duì)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(duì)飲料瓶進(jìn)行上蓋，上蓋時(shí)間為2秒鐘。罐裝和上蓋過程中閃爍報(bào)警對(duì)于小瓶：40瓶為一大包，30瓶為一中包，20瓶為一小包；對(duì)于大瓶：20瓶為一大包，15瓶為一中包10瓶為一小包。設(shè)定8小時(shí)傳輸一次數(shù)據(jù)，將各記數(shù)器中所記數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到指定的存儲(chǔ)器中。X4 X5 X6 X7分別對(duì)應(yīng)大包 中包 小包和散裝的按鈕，選擇不同的按鈕按下，在控制面板上會(huì)顯示出相應(yīng)的包裝。在傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，X2X3(對(duì)應(yīng)光電傳感器)同時(shí)上電，表示檢測(cè)到大瓶，此后灌裝加料過程為8秒。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)。對(duì)于小瓶，每大包可裝40瓶，并且最后對(duì)所裝包數(shù)進(jìn)行記數(shù)。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。仿真調(diào)試后的控制系統(tǒng)基本上滿足以下控制要求：(1)能對(duì)空瓶進(jìn)行運(yùn)送、灌裝，灌裝量可根據(jù)空瓶大小設(shè)定；（2）對(duì)滿瓶進(jìn)行運(yùn)送及計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值包括累計(jì)計(jì)數(shù)、單位包裝計(jì)數(shù)，單位包裝計(jì)數(shù)量可根據(jù)包裝大小設(shè)定；（3）能夠?qū)崿F(xiàn)手動(dòng)復(fù)位。但對(duì)于大型的生產(chǎn)流水線來說，該系統(tǒng)就無法滿足其更加復(fù)雜、準(zhǔn)確、智能的控制要求。 基于PLC的飲料灌裝生產(chǎn)流水線的控制系統(tǒng)為飲料罐裝生產(chǎn)提供了極大地便利，在各種飲料罐裝生產(chǎn)行業(yè)迅猛發(fā)展。致 謝 致 謝首先感謝寧夏大學(xué)新華學(xué)院四年來對(duì)我的精心培養(yǎng)，這四年是我的一段比較快樂的時(shí)光，也是人生中一段寶貴的經(jīng)歷。周老師對(duì)我的悉心幫助為我打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)知識(shí)，提高個(gè)人能力都非常有益，在此我對(duì)丁老師表示忠心的感謝和崇高的敬意。單靠人工的操作已不能滿足于目前的制造業(yè)前景,也無法保證更高質(zhì)量的要求和高新技術(shù)企業(yè)的形象. 人們?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐中看到,自動(dòng)化給人們帶來了極大的便利和產(chǎn)品質(zhì)量上的保證,同時(shí)也減輕了人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,、整體優(yōu)化、最佳決策等,熟練的操作工、技術(shù)人員或?qū)＜?、管理者卻能夠容易判斷和操作,、模擬這些智能行為,通過人腦與計(jì)算機(jī)協(xié)調(diào)工作,以人機(jī)結(jié)合的模式,為解決十分復(fù)雜的問題尋找最佳的途徑我們?cè)诟鞣N場(chǎng)合看到了繼電器連接的控制，那已經(jīng)是時(shí)代的過去，如今的繼電器只能作為低端的基層控制模塊或者簡(jiǎn)單的設(shè)備中使用到；而PLC的出現(xiàn)也成為了劃時(shí)代的主題，通過極其穩(wěn)定的硬件穿插靈活的軟件控制，使得自動(dòng)化走向了新的高潮。PLC的內(nèi)部包含了具有中央處理器的CPU，并帶有外部I/O口擴(kuò)展的I/O接口地址和存儲(chǔ)器三大塊組成，CPU的核心是由一個(gè)或者多個(gè)累加器組成，它們具有邏輯的數(shù)學(xué)運(yùn)算能力，并能讀取程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容通過計(jì)算后去驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的存儲(chǔ)器和I/O接口；I/O口將內(nèi)部累加器和外部的輸入和輸出系統(tǒng)連接起來，并將相關(guān)的數(shù)據(jù)存入程序存儲(chǔ)器或者數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；存儲(chǔ)器可以將I/O口輸入的數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器中，并在工作時(shí)調(diào)轉(zhuǎn)到累加器和I/O接口上，存儲(chǔ)器分程序存儲(chǔ)器ROM和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM,ROM可以將數(shù)據(jù)永久的存入存儲(chǔ)器中，而RAM只能作為CPU計(jì)算時(shí)臨時(shí)計(jì)算使用的緩沖空間。PLC的語言并不是我們所想象的匯編語言或C語言來進(jìn)行編程，而是采用原有的繼電器控制的梯形圖，使得電氣工程師在編寫程序時(shí)很容易就理解了PLC的語言，而且很多的非電氣專業(yè)人士也對(duì)PLC很快認(rèn)識(shí)并深入。新的技術(shù)總是為了給我們帶來更安全和便捷的操作，使得我們面臨的一大堆問題一掃而光，你有了解過HMI嗎？這里說HMI你根本不清楚它是什么，也沒有興趣了解，換一個(gè)中文把它說明為觸摸屏或者人機(jī)界面你就知道了，它和PLC的結(jié)合給了我們更大的空間。并且能夠通過編寫功能幫助程序來提供各種力所能及的幫助，使得操作者減少不必要的失誤。HMI的前景可以說十分的看好。比如在前包裝和后工序的檢測(cè)，我們就要將包裝的信息反饋到檢測(cè)處，而檢測(cè)處的信息也要反饋到包裝來。PLC的通信已經(jīng)愈來愈體現(xiàn)它的價(jià)值，在PLC與PLC之間的通信，能夠通過信息的溝通和數(shù)據(jù)的共享來保證設(shè)備之間的相互協(xié)調(diào)，已達(dá)到互補(bǔ)的效果。PLC的數(shù)據(jù)傳送只是將內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳送到對(duì)方的一塊連續(xù)的地址中，我們把它稱為一個(gè)表，對(duì)方的PLC通過讀取表中的數(shù)據(jù)來進(jìn)行操作。信息輸送的形式有單工位、半雙工位和全雙工位的分別。像互聯(lián)網(wǎng)就是典型的例子。它的要求在于在一幀的數(shù)據(jù)傳送中不能有一位的誤差，不然的話整個(gè)數(shù)據(jù)將發(fā)生錯(cuò)誤，這在硬件上是一個(gè)比較大的難度。而異步是應(yīng)用范圍最廣泛的，這得益于它的技術(shù)難度相對(duì)要小、同時(shí)不需要配制專門的時(shí)鐘信號(hào)、它的特點(diǎn)在于，它的數(shù)據(jù)是間隔性的，離散性的發(fā)送和接受，當(dāng)CPU太忙的時(shí)候可以停頓性去工作，在硬件上也減少了難度，同時(shí)數(shù)據(jù)的丟失相對(duì)要少，我們可以通過數(shù)據(jù)的檢測(cè)來觀察我們發(fā)送的數(shù)據(jù)是否有錯(cuò)誤，像奇偶法、累加法和八位效驗(yàn)法等，都可以用來幫助我們檢測(cè)發(fā)送的數(shù)據(jù)是否有錯(cuò)誤發(fā)生，通過反饋來進(jìn)行辨別。我們?cè)诎l(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候可以是一位一位的發(fā)送給對(duì)方，也可以8位8位的將數(shù)據(jù)發(fā)送到對(duì)方，一位和8位區(qū)別也就是我們所說的串口發(fā)送數(shù)據(jù)和并口發(fā)送數(shù)據(jù)。而并口的傳送速度是極快的，它是串口的256倍，在短距離占有優(yōu)勢(shì)，由于是TTL電平，一般限于1米的范圍，它并不適用于長(zhǎng)距離的數(shù)據(jù)傳送，這樣成本太昂貴了。當(dāng)你在看書的時(shí)候，你聽到有人敲門、你停下手上的事情、去打開門、并同敲門者對(duì)話、這個(gè)時(shí)候電話響了、你示意接個(gè)電話、在接完電話后、回過頭來同敲門者繼續(xù)對(duì)話、對(duì)話完畢后、你再繼續(xù)看你的書，這種情況我們把它稱為中斷，它具有權(quán)威性，也具有優(yōu)先性，PLC具備了這樣的功能。CPU總是按照我們的意愿去做應(yīng)該做的事情，但你錯(cuò)誤的給它一件事情，它也會(huì)同樣的去做，這一點(diǎn)我們必須注意。這種中斷中的中斷也就形成了中斷嵌套。中斷的內(nèi)容有很多種，比如外部中斷、通信中的發(fā)送和接受中斷、定時(shí)和計(jì)數(shù)的時(shí)鐘中斷、還有WDT復(fù)位中斷等，它們豐富了CPU在處理各種事務(wù)時(shí)響應(yīng)種類。當(dāng)我們遇到人身事故和意外情況時(shí)我們只要按下它，機(jī)器立即停止所有的操作，并等待處理完意外后再恢復(fù)操作。有一點(diǎn)可以說明的是我們一般會(huì)把急停按鈕的外部中斷升至最高級(jí)別，從而保證安全。PLC還具有高級(jí)計(jì)數(shù)器的功能，當(dāng)我們?cè)诮邮芤恍└咚俚臄?shù)據(jù)時(shí)，這里所說的高速是在在微秒級(jí)的數(shù)據(jù)，比如條碼掃描機(jī)在不斷的掃描數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理器DSP計(jì)算的高速信號(hào)等，我們就要采用到高級(jí)計(jì)數(shù)器來幫助我們進(jìn)行計(jì)數(shù)。經(jīng)過再次編程的梯形圖程序說明我們?cè)趫?zhí)行程序時(shí)高級(jí)計(jì)數(shù)器會(huì)自動(dòng)的執(zhí)行對(duì)應(yīng)的工作，從而將高級(jí)計(jì)數(shù)器的級(jí)別升至高一級(jí)別。PLC也有類似的情況，在PLC內(nèi)部有一個(gè)看門狗WDT，我們可以設(shè)置WDT一個(gè)程序運(yùn)行的時(shí)間，當(dāng)程序運(yùn)行過程中出現(xiàn)程序跳轉(zhuǎn)錯(cuò)誤時(shí)或者程序繁忙時(shí)，程序的運(yùn)行時(shí)間超過WDT的設(shè)置時(shí)間，CPU轉(zhuǎn)而WDT復(fù)位狀態(tài)。PLC的發(fā)展已經(jīng)從單一的模式進(jìn)入了通信的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，并同其它的工控網(wǎng)板和I/O卡板輕易的進(jìn)行共享。更高層次的發(fā)展需要我們不斷的努力來取得。了解可用的PLC網(wǎng)絡(luò)的最佳選擇，其應(yīng)用將確保有效率和靈活的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。然而，有一些混亂，因?yàn)檫@么多的可能性存在。為了了解PLC的通信多功能性，讓我們首先定義描述的各種制度的用語：ASCII碼：這代表著信息交換。接收設(shè)備轉(zhuǎn)換的“65”回答。ASCII的模塊：這個(gè)智能PLC模塊是用于連接到PLC的通信也使用ASCII碼作為車輛等設(shè)備的能力。 A條，其中個(gè)別節(jié)點(diǎn)成為竊聽通訊電纜主要在單點(diǎn)和廣播消息。CPU：這代表“中央處理單元”，這其實(shí)就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，可編程控制器，智能設(shè)備或其他地方的算術(shù)和邏輯運(yùn)算的執(zhí)行和指令被解碼和執(zhí)行的一部分。分布式控制：這是一個(gè)自動(dòng)化的概念，即一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的部分是由單獨(dú)的控制器，這是在位于其附近地區(qū)的直接控制（控制分散控制系統(tǒng)及遍布出）。智能設(shè)備：這個(gè)術(shù)語描述了自己的CPU配備任何設(shè)備。Kbps：這代表“千比特每秒”，這是一個(gè)衡量的電子數(shù)據(jù)傳輸速