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1、 本科毕业设计（论文）题目啤酒自动灌装生产流水线控制系统的设计学生姓名崔译丹学号201433070001教学院系电气信息学院专业年级电气工程及其自动化2014级(双)指导教师方玮职称讲师单位西南石油大学辅导教师职 称单位完成日期2016年05月19日Southwest Petroleum University Graduation ThesisTheDesignof Automatic Beer Filling ProductionLine Control System Grade:2014Name:Cui yidanSpeciality:Electrical Engineering and
2、AutomationInstructor:Fang weiSchool of Electrical Engineering and Information2016-5摘 要本文主要介绍的是基于三菱FX2N-64MR PLC的啤酒自动灌装生产流水线的设计。该系统的设计包括硬件设计和软件设计，其中硬件设计包括三菱FX2N-64MR PLC外部电路的设计；软件部分包括程序的设计与调试。在本设计中，包括自动控制和手动控制 ，选择适当的清洗机，灌装机，封盖机，包装机以及光电传感器实现了清洗、灌装、封盖、包装、检测等功能。形成快速一体的自动灌装系统。本设计中使用了计数器分别对合格品与不合格品进行检测，并设
3、置了红灯绿灯便于操作者观察，另外，为了保证系统在出现意外故障时，能够得到很好的解决，系统还配置了急停开关等。对于检查出的不合格产品采用推出装置将其移走。并运用组态王软件实现了对整个自动灌装系统的实时监控，可以更好的了解和调整生产工艺及控制程序。关键词：啤酒灌装；三菱FX2N-64MR PLC；组态王；AbstractThis article introduce Thedesignof automatic beer filling productionline control systemthat based on Mitsubishi FX2N-64MR PLC(Programmable Lo
4、gic Controller Programmable Logic Controller). In my design, it include two parts about hardware and software. The hardware parts include the design of the external circuit of Mitsubishi FX2N-64MR PLC. The software part includes the design and debugging of the program.In this design, including autom
5、atic control and the manual control, I select the appropriate cleaning machine, filling machine, capping machine, packaging machine and photoelectric sensor realized washing, filling, sealing, packaging, testing and other functions. They form an automatic filling system with rapid integration. This
6、design using the counter respectively for qualified products and unqualified products were detected, and set up a red light green light is convenient for the operator to observe. In addition, in order to ensure the system in the unexpected failure, can get very good solution, the system is also equi
7、pped with emergency stop switch. To check out the unqualified products using the launch device to move away. And the use of configuration software to realize the real-time monitoring of the automatic filling system, can better understand and modify the production process and control program.Keywords
8、: Beer Filling；Mitsubishi FX2N-64MR PLC；Kingview目 录1 绪论11.1 设计目的与意义11. 2 国内发展趋势11. 3本设计的主要任务12 总体设计方案3 啤酒灌装生产流水线的基本结构3 啤酒灌装生产流水线的工作原理43 系统硬件设计53.1 选择电气元件53.1.1 电动机的选择5清洗灌装封盖打包设备的选择5传感器的选择7.4 热继电器的选择8 接触器的选择93.1.6 低压断路器和熔断器的选择93.1.7 信号电器的选择9 选择PLC.10.1 PLC的I/O分配表.11 .2 PLC端口接线图.12主电路的设计.124 系统程序的设计14
9、系统流程图14 梯形图14.1 手动灌装流水线程序16.2 自动灌装流水线程序205 系统组态设计25制作过程25 创建新工程25.2 构建数据词典26 组态画面和动画连接27组态设计运行和调试296 总结33谢 辞34参考文献35附录A 主电路接线图36附录B PLC外部电路接线图37附录C 梯形图381 绪论设计目的与意义传统的啤酒灌装生产线的电气设备控制系统是传统的继电器接触器控制方式,在使用的过程中，生产工效低，人机对话靠指示灯+按钮+讯响器的工作方式，响应慢，故障率高，可靠性差，系统的工作状态、故障处理、设备监控与维护只能凭经验被动的去查找故障点。且在生产过程中容易产生二次污染，造成
10、合格率低，生产成本增加。而自动化生产线在众多领域应用得非常广泛，其控制部分常常采用PLC控制，它使自动化生产线运行更加平稳，定位更加准确，功能更加完善，操作更加方便。国内发展趋势我国建国以后，陆续建立了一些灌装设备生产厂。80年代初，国家开始积极引进国外先进罐装技术，不少国有、集体企业陆续转行进入灌装机制造行业，他们具备较强的机械制造、设计能力，但是缺乏灌装机制造行业的专业技术和经验。20多年来，多数企业主要是通过测绘仿制来研发和生产产品，新产品研发力量薄弱。近几年来，我国啤酒产业得到了迅速的发展，出现了年产80万吨的大型啤酒生产企业（燕京啤酒集团）。大型啤酒企业对啤酒灌装线的自动化程度和速度
11、都提出了更高的要求。但是，我国的啤酒罐装机械还存在自动化程度低、速度慢、破瓶率高、系统运行不稳定等缺陷。随着集散控制系统的日益完善，PLC在工业控制领域应用的日益广泛，使我们利用先进控制技术改进自动化灌装生产线的控制系统，弥补其不足成为可能。1.3本设计的主要任务本设计的目的是设计一个自动灌装生产流水线控制系统。该设计具有以下几种功能。（1）系统具有清洗、罐装，封盖、包装、检测等功能。（2）系统具有手动和自动两种控制方式：在手动模式下，可以通过点动按钮使传送带电动机启动停止，用于调试设备。通过复位按钮对合格产品计数值进行清零。通过各个环节的启动停止开关独立的调试各个环节；在自动模式下，按下启动
12、按钮，系统启动，电动机启动，传送带运行。空瓶子达到灌装位置时，电动机停转，灌装阀门打开。灌装时间到，灌装阀门关闭，电动机启动，传送带继续运行。在自动模式下，按下停止按钮，系统停止，电动机不转，传送带停止运行，各个环节的设备断电，不可独立启动。（3）控制系统可以实现产品数量的统计，包括合格产品数，不合格产品数。合格产品数和不合格产品数都显示在控制面板上，当合格产品数为12 时构成一箱，合格产品数清零，不合格产品数为6 时生产线停止，工作人员进行检修，问题处理后手动开启启动按钮，系统继续工作。（4）若系统启动超过20s后还未检测到空瓶来则报警指示，报警方式为红灯以间隔闪烁，并蜂鸣报警，直到故障排除
13、为止；系统的每一个生产环节都应具有急停功能。2总体设计方案啤酒灌装生产流水线的基本结构整个灌装流水线的基本结构如图、图所示。整个流水线由主传送带、次品传送带、灌装装置、次品推动装置、定位传感器、次品检测传感器等组成。电动机的启动和停止，清洗，灌装，封盖和打包，次品的检测、推动都是由PLC控制的。流水线由传感器实时监控，由PLC控制，控制准确，自动化程度高。图2.1 灌装流水线基本结构图图灌装流水线基本结构图啤酒灌装生产流水线的工作原理系统的工作原理：系统开始后，电动机将驱动传送带的运行。由光电传感器进行检测，待空啤酒瓶运行到相应位置时，电动机停转。清洗设备对啤酒瓶进行清洗，设定定时器时间，当达
14、到规定时间时，设备停止清洗，清洗过程完成后电动机恢复转动。当光电传感器检测到啤酒瓶到达灌装位置时，电动机停转，灌装设备进行灌装，定时器计时，达到规定时间时，灌装设备停止灌装，灌装完成，电动机恢复运转。当光电传感器检测到啤酒瓶到达封盖位置时，电动机停转，封盖设备进行封盖，定时器计时，达到规定时间时，封盖设备停止封盖，封盖完成，电动机恢复运转。接下来由光电传感器检测合格品还是不合格品，分别用计数器进行技术，当合格品计数12时，电动机停转，开始进行打包。当不合格品计数到6个时，系统停止。进行故障检测。3系统硬件设计3.1 选择电气设备及元器件根据啤酒自动灌装生产流水线的流程图，除PLC以外，实现此流
15、水线需要以下几种硬件设备：（1）主传送带电动机M1，次品传送带电动机M2,；（2）清洗机，灌装机，封盖机，打包机；（3）用于清洗，灌装，封盖，打包到位检测的光电传感器，检测次品的光电传感器。（4）热继电器FR1，FR2 ; （5）接触器；（6）低压断路器电器和熔断器；（7）信号电器的选择。如指示灯，蜂鸣器等。电动机的选择目前市面上的电动机类型多种多样，用于驱动传送带传送的电动机的类型也数不胜数。基于该系统的控制要求与各类型电动机的结构特点和工作场合，并考虑到经济性和实用性，M1和M2选择的电动机型号为Y132M-4，额定电压为交流380V，额定电流为15.4A,频率为50Hz,转速为1440r/min，其性能参数如表所示。表3.1 Y132M-4型电动机的性能参数额定电流额定电压
