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1、长春 大 学课 程设 计说明书 题目名称 饮料灌装生产流水线 院（系） 电子信息工程学院 专业(班级) 自动化13403 学生姓名 张华挺 指引教师 初伟（专家) 起止日期 0.411.04 饮料灌装生产流水线摘要： 在饮料罐装生产线上用PLC控制罐装，同步做记录工作,可大大提高工厂的自动化水平。该系统重要运用了PL、传感器、继电器、加法器、行程开关等器件,运用PLC良好的自动控制性能，提高生产效率,可以实现饮料罐装生产过程的无人控制。该控制系统可节省大量电气元件、导线与原材料,缩短设计周期，减少维修工作量， 提高加工零件合格率,进而提高生产率,并且程序调节修改以便灵活，提高了设备的柔性和灵活
2、性。具有整体技术经济效益。核心词：PCL；自动控制；传感器Desig ocascad ntro system or liqilevl ofdoubl nkAbstact: PLCcntrol nbe used in the vegbotti produtioli, a the metimeto osaistia wrk,n gretl improethe ve auomatin of thfacory. Tis system manly ses L, sesr, reays, ader,witchs ano on, atomticlly cotrlled b te gd rformace of
3、 PLC， improve theroducton effciency, c ralze heproducirocesf caed drnk cntrl. The control ystem can save a l f elerical cmponets, wieanraw matial, shrten the encl,redcaitnanewokload, irove the ualifiedrate oprossiparts, sasto imprv the prouctivity, an dusing theprogicoveniadible, impovete quipntflii
4、ltyand flxibiity. With the overalltechncaland eonmicbnefis.Keyords: PC;Aut-Cnro ； seno目录第章 可编程控制器概述11. PL的定义11. PL的构成1. 可编程控制器的分类与发展2.4 PC的功能21.5 PLC的应用范畴:3第二章 任务及有关设计方案421 任务的分析422 硬件设计方案42.3 软件设计方案5. 经验设计措施52.5 逻辑设计措施5第三章 元器件的选择73.1 电动机的选择7.2 断路器选用原则73.3 接触器的选型3.4 热继电器的选型35 行程开关电器、熔断器的选型8.6 传感器的选型
5、83.7 红外发光二极管选型9第四章 流水线灌装的工作原理0第五章 系统硬件电路的实现15 系统硬件构造图12.2 电控系统与原理图设计2第六章 L控制部分硬件设计146.1 PLC设计:146. 控制面板图：第六章 总结6参照文献17附录 梯形图18第1章 可编程控制器概述1.1 PCL的定义可编程控制器，简称C（Pgrammable lcContollr)，是指以计算机技术为基本的新型工业控制装置。在987年国际电工委员会(Iernational Elctrcal mmitte)颁布的PLC原则草案中对PL做了如下定义: PL是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采
6、用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制多种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应当按易于与工业控制系统形成一种整体,易于扩展其功能的原则而设计。 总之可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机,它具有丰富的输入/输出接口,并且具有较强的驱动能力,但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用,在实际应用时其硬件需根据实际需要进行选用、配备，其软件需根据控制规定进行设计编制。1.2 PCL的构成PL的基本构成可归为四大部件：1中央解决单元（CP板）控制器的核心;2.
7、输入部件（IO部件）连接现场设备与PU之间的接口电路； 3 输出部件送出PLC运算后得出的控制信息;4. 电源部件为PLC内部电路提供能源。 此外，还必须有编程器将顾客程序写进规定的存储器内。PC的基本构成框图如图1-所示:图1-1 PLC的基本构成框图1.3 可编程控制器的分类与发展(1）分类按I/O点数可分为大、中、小型三大类,一般可以定义为：小型：I/O点数在56点如下;中型:/O点数在256104点之间大型:/O点数在24点以上。（2）发展方向发展方向分小型化和大型化两个发展趋势。小型LC有两个发展方向,即小(微）型化和专业化。大型化指的是大中型PL向着大容量、智能化和网络化发展,使之
8、能与计算机构成集成控制系统,对大规模、复杂系统进行综合性的自动控制。1.4 PLC的功能1. 逻辑控制；. 定期控制;3计数控制；4.步进(顺序)控制；5.PI 控制;6. 数据控制,PL 具有数据解决能力；7. 通信和联网;8. 其他L尚有许多特殊功能模块,合用于多种特殊控制的规定,如定位控制模块、CRT模块。1.5 C的应用范畴目前,在国内外PLC已广泛应用冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保及文化娱乐等各行各业，随着PL性能价格比的不断提高，其应用领域不断扩大。从应用类型看，PLC的应用大体可归纳为如下几种方面：（）开关量逻辑控制运用P最基本的逻辑运算、定期、计数等功
9、能实现逻辑控制，可以取代老式的继电器控制,用于单机控制、多机群控制、生产自动线控制等,例如：机床、注塑机、印刷机械、装配生产线、电镀流水线及电梯的控制等。这是PLC最基本的应用,也是LC最广泛的应用领域。(2)运动控制大多数PLC均有拖动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。这一功能广泛用于多种机械设备,如对多种机床、装配机械、机器人等进行运动控制。(3）过程控制大、中型PLC都具有多路模拟量I/O模块和PD控制功能,有的小型PC也具有模拟量输入输出。因此LC可实现模拟量控制,并且具有PID控制功能的PL可构成闭环控制,用于过程控制。这一功能已广泛用于锅炉、反映堆、水解决、酿酒以及闭环位
10、置控制和速度控制等方面。(4)数据解决现代的PLC都具有数学运算、数据传送、转换、排序和查表等功能,可进行数据的采集、分析和解决，同步可通过通信接口将这些数据传送给其他智能装置,如计算机数值控制(CNC)设备，进行解决。 图1-2 PLI/O解决过程图第二章 任务及有关设计方案2.1 任务的分析近年来,饮料工业发展迅猛，碳酸饮料、果汁饮料、蔬菜汁饮料、含乳饮料、瓶装饮用水、茶饮料等品种不断丰富,产量上的“飘红”使得对设备市场的需求也呈“牛市”。因此，这方面的计术还要进一步发展和完善,以适应现代工业的需要。 本次设计的任务是以三菱FX2系列PLC作为解决核心，用行程开关、传感器将生产过程中的信号
11、（如空瓶的运营的位置、饮料瓶的大小等等)解决后送给L解决器,由P对数据进行运算，然后输出驱动信号(如接触器、电磁阀等等)来完毕饮料罐装生产过程的流水线操作。该系统的总体思路:此生产线为全自动控制的,生产线一旦上电，PL将通过软件对生产线进行自动控制：通过输出继电器控制传送带的停转和对饮料瓶灌装的控制，实现对系统状态的显示,并且通过PL内部的计数器对所生产的产品进行计数。22 硬件设计方案饮料的灌装是采用了饮料灌装机,饮料灌装机将灌装装置以及封盖装置集合在一起，使饮料的灌装稳定、高效的完毕。对于饮料瓶大小的区别是通过反射式光电传感器工作来实现的。运用辅助继电器对计数器进行正电平触发来实现对所生产
12、产品的计数。生产流水线构造如图2-1所示。系统的工作原理:系统一旦上电，传送带驱动电动机运转，待空饮料瓶行至行程开关，行程开关闭合,电动机停转,灌装设备通过阀门的关断来控制饮料灌装的时间,待饮料灌装过程完毕后电动机恢复转动,如此循环实现生产线上的自动控制。对于传送带上的饮料瓶大小的辨别,是通过下图中所在位置的反射式光电传感器工作来实现的。 图-1 灌装流水线基本构造图 2.3 软件设计方案 PL软件方案设计的措施有经验设计法,逻辑设计法等。24 经验设计措施梯形图的经验设计法是比较广泛的一种措施。这种措施没有普遍的规律可以遵循,具有很大的试探性很随意性,最后的成果不是唯一的。该措施的核心是输出线圈。如下是经验设计措施的基本环节：1.理解和熟悉被控设备的工艺过程和机械的动作状况。2.拟定C的输入信号和输出负载,画出PLC的外部接线图。3.拟定与继电器电路图的中间继电器,时间继电器相应的梯形图中的辅助继电器（M）和定期器（T）的元件号。4根据前面的相应关系画出梯形图。.5 逻辑设计措施逻辑设计法的理论基本是逻辑代数。而继电器控制系统的本质是逻辑线路。看一种电气控制线路都会发现，线路的接通和断开，都是通过继电器等元件的触点来实现的，故控制线路的种种功能必然取决于这些触点的开，合两种状
