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1、摘 要把蕃茄浆装入储存罐是其加工储存过程中一个重要工序，人工完成这工序是一个繁重的过程，效率非常低。可编程控制器(PLC)可靠性高，组合灵活，编程简单，维修方便，因此，设计一套由PLC组成的蕃茄浆灌装控制系统。整个系统通过辊子的转动和小车在轨道上的移动实现罐子的输送。该控制系统，运行稳定，安全可靠，操作方便，自动化程度高，大大提高了生产效率。关键词：蕃茄浆；PLC；灌装目 录第1章 基于PLC的灌装系统设计的原理-1 1.1 灌装系统的设计分析-11.2 灌装系统的设计特点-1第2章 基于PLC的灌装系统的硬件设计-22.1 FX-2N系列可编程控制简介-22.1.1 可编程控制器的产生-22
2、.1.2 可编程控制器的定义-22.1.3 可编程控制器的发展趋势-32.1.4 可编程控制器的特点-42.1.5 可编程控制器的主要功能-52.1.6 可编程控制器的基本结构-62.1.7 可编程控制器各部分的作用-7第3章 基于PLC的灌装系统的软件设计及改进措施-103.1 PLC 输入、输出的分配 -103.2 PLC外部接线图-103.3 PLC程序设计流程图及梯形图-12 3.4 PLC 灌装系统的改进措施-13致谢-14参考文献-15 第1章 基于PLC的灌装系统设计的原理1.1灌装系统的设计分析把蕃茄浆装入储存罐是其加工储存过程中一个重要工序。人工完成这工序是一个繁重的过程，效
3、率非常低。为了提高产量，节省人力，同时保障人身安全，蕃茄浆加工厂家需要一个自动化程度很高的灌装控制系统。可编程控制器(即PLC)可靠性高，组合灵活，编程简单，维修方便，因此，设计一套由PLC组成的蕃茄浆灌装控制系统。托盘放在输入辊道上，依靠辊子转动到达输入辊道末端，等待任务呼叫。某位发出任务呼叫，小车在原位的情况下(小车不在原位，必须等到小车回到原位)，由输入辊道和小车辊道一起作用把托盘移到小车上，然后小车沿轨道移向任务呼叫位。到达任务呼叫位之后，再由小车辊道和输出辊道一起作用把托盘移到灌装头下面，开始灌装，同时小车返回原位。待装满浆后，铲车把托盘移出灌装线，该位再次发出任务呼叫。3个工位的工
4、作流程一样。小车在返回原位和移向任务请求位的过程中要经过减速和定位。当小车碰到减速开关时通过变频器实现电机的减速，处于低速的电机碰到定位开关时马上断电，在电机机械制动的作用下立即停止移动，实现定位。其中SKISK4是每位的定位开关，SK5SK8是减速开关， S1S5检测托盘是否到位，S6 S7检测轨道上是否有障碍物。整个系统通过辊子的转动和小车在轨道上的移动实现罐子的输送。该控制系统，运行稳定，安全可靠，操作方便，自动化程度高，大大提高生产效率，充分发挥了PLC功能强、编程简单、故障率低、易维护保养等优点。1.2灌装系统的设计特点1、控制系统结构简单，通用性强PLC及外围模块品种多，可由各种组
5、件灵活组合成各种大小和不同要求的控制系统。用PLC改造要比实际电路接线节省许多成本。2、编程方便，易于使用PLC是面向用户的设备，PLC的设计者充分考虑到现场工程技术人员的技能和习惯，PLC程序的编制，采用梯形图或面向工业控制的简单指令形式。梯形图与继电器原理图相类似，这种编程语言现象直观，容易掌握，不需要专门的计算机知识和语言，只要具有一定的电工和工艺的知识的人员都可在短时间内学会。3、体积小，维护操作方便PLC体积小，质量轻，便于安装。PLC的输入/输出系统能够直观的反映现场总线信号的变化状态，还能通过各种方式直观的反映控制系统的运行状态。第2章 基于PLC的灌装系统的硬件设计CPU单元负
6、责控制整个生产过程，输出模块向外部设备传送输出信号，使不同的执行机构动作。对执行机构状态的改变，通过行程开关或光电传感器将其信号反馈给输人模块，CPU单元又从输人模块读取数据，根据数据的变化执行不同的控制操作，由此构成了整个控制回路。根据系统控制要求、所需的IO点数、工作环境等因素，可编程控制器选用日本三菱公司的FX-2N系列可编程控制器。2.1 FX-2N系列可编程控制器简介2.1.1可编程控制器的产生20世纪20年代起，人们把各种继电器，定时器，接触器及其触点按一定的逻辑关系连接起来组成控制系统，控制各种生产机械，这就是大家所熟悉的传统继电接触器控制系统由于它结构简单，容易掌握，价格便宜，
7、在一定范围内能满足控制要求，因而使用面甚广在工业控制领域中一直占主导地位.但是继电接触器控制系统有明显的缺点：设备体积大靠性差，动作速度慢，功能少，难与实现较复杂的控制，特别是由于它是靠硬连线逻辑成的系统，接线复杂，当生产工艺或对象改变时，原有的接线和控制盘就要更换，所以通用性和灵活性较差。20世纪60年代末期，美国的汽车制造业竞争激烈，各生产厂家的汽车型号不断更新，它必然要求生产线的控制系统亦随之改变，以及对整个开展系统重新配置.为抛弃传统的继电接触器控制系统的束缚，适应白热化的市场竞争要求，1968年美国通用汽车公司公开向社会招标，对汽车流水线控制系统提出具体要求，归纳起来是：(1) 编程
8、方便，可现场修改程序(2) 维修方便，采用插件式结构(3) 可靠性高于继电器控制装置(4) 体积小于继电器控制盘(5) 数据可直接送入管理计算机(6) 成本可与继电器控制盘竞争(7) 输入可以是交流150V以上（8）输出为交流115V，容量要求在2A以上，可直接驱动接触器，电磁阀等（9）扩展时原系统改变最小（10）用户存储器至少能扩张到4KB（适应当时汽车装配过程的需要）十项指标的核心要求是采用软布线（编程）方式代替继电控制的硬接线方式，实现大规模生产线的流程控制。2.1.2可编程控制器的定义美国国际电工委员会（IEC）在1987年对可编程序控制器做出如下定义：可编程序控制器是一类专门为在工业
9、环境下应用而设计的数字式电子系统，它采用了可编程序的存储器，用来在其内部进行存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、记数和算术运算等功能的面向用户的指令，并通过数字式或模拟式的输入或输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器极其相关外部设备，都应按照易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。定义强调了PLC应直接应用与工业环境，它必须具有很强的抗干扰能力，广泛的适应能力和应用范围。这也是区别于一般微机控制系统的一个重要特征。定义还强调了PLC是“数字运算操作的电子系统”，他也是一种计算机，它是“专为在工业环境下应用而设计的”工业计算机。这种工业计算机采用“面向用户的指令”，
10、因此编程方便。它能完成逻辑运算、顺序运算、定时、记数和算术运算等操作，它还具有“数字量和模拟量输入和输出”的能力，并且非常容易与“工业控制系统联成一体”，易于“扩充”。2.1.3 可编程控制器的发展趋势PLC总的发展趋势是向高集成度、小体积、大容量、高速度、易使用、高性能方向发展。具体表现在以下几个方面。（1）向小型化、专用化、低成本方向发展随着微电子技术的发展，新型器件大幅度的提高功能和降低价格，使PLC结构更为紧凑，相当于一本精装本书的大小，操作使用十分方便。PLC的功能不断增加，将原来大、中型PLC才有的功能部分地移植到小型PLC上。（2）向大容量、高速度方向发展大型PLC采用多微处理器
11、系统，有的采用了32位微处理器，可同时进行多任务操作，处理速度提高，特别是增强了过程控制和数据处理的功能。另外，存储容量大大增加。（3）智能型I/O模块的发展智能型I/O模块是以微处理器和存储器为基础的功能部件，它们的CPU与PLC的主CPU并行工作，占用主CPU的时间很少，有利于提高PLC的扫描速度。（4）基于PLC的编程软件取代编程器随着计算机的日益普及，越来越多的用户使用基于个人计算机上的编程软件。编程软件可以对PLC控制系统的硬件组态，即设置硬件的结构和参数，例如设置各框架各个插槽上模块的型号、模块的参数、各串行通行接口的参数等。（5）PLC编程语言的标准化与个人计算机相比，PLC的硬
12、件、软件的体系结构都是封闭的而不是开放的。在硬件方面，各厂家的CPU模块和I/O模块互不通用。PLC的编程语言和指令系统的功能和表达式也不一致，因此各厂家的可编程序控制器互不兼容。为了解决这一问题，IEC制定了可编程序控制器标准。标准中共有5种编程语言，允许编程者在同一程序中使用多种编程语言，这使编程能够选择不同的语言来适应特殊的工作。（6）PLC通信的易用化PLC的通信联网功能使它能与个人计算机和其他智能控制设备交换数字信息，使系统形成一个统一的整体，实现分散控制和集中控制。（7）组态软件与PLC的软件化个人计算机（PC）的价格便宜，有很强的数学运算、数据处理、通信和人机交互的功能。（8）P
13、LC与现场总线相结合现场总线I/O与PLC可以组成功能强大的、廉价的DCS系统。（9）开发新型特殊功能模块I/O组件可以提高PLC的智能化、高密集度和增大处理能力。(10) CPU的处理速度进一步加快目前，PLC的处理速度与计算机相比还比较慢，最高的CPU也不过80486，将来会全面使用64位的RISC芯片，采用多CPU进行处理、分时处理或分任务处理方式，将各种模块智能化，部分系统程序用门阵列电路固化，这样可使PLC的处理速度达到纳秒级。 2.1.4可编程控制器的特点1、抗干扰能力强，可靠性好PLC在电子线路、机械结构以及软件结构上都吸取了生产厂家长期积累的生产控制经验，主要模块均采用大规模与超大规模集成电路。I/O系统设计有完善的通道保护与信号调理电路；
