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1、 毕业设计（论文）题 目： 全自动灌装机的PLC自动控制设计及故障处理 系（院）： 专业： 姓 名： 学号： 1001040119 校内指导教师： 职称： 讲 师 摘 要传统的继电器控制设备不仅体积大，耗电多、效率低且故障率高，已无法满足现代生产快速反应、精确度高且连续稳定运行时间长的要求。另外灌装液体大多粘度（cps）较高因此普通灌装机无法实现液体自流灌装。PLC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，具有通用性好，可靠性高，安装灵活，扩展方便，性价比高等一系列优点，通过PLC控制伺服电机的升降来精确控制灌装量的多少，主要用于高粘度等液体的灌装。本文主要介绍了基于PLC和
2、伺服系统等机电产品的控制系统可以很好地满足现下各种用户对于灌装设备的使用要求。关键词 PLC 伺服系统 全自动灌装 调试 目 录第1章 全自动灌装机控制系统用户需求及其分析1第2章 电气线路设计 2.1总体功能设计12.2电气产品选型32.3具体实施5第3章 控制模块的程序设计思路及设计3.1PLC与触摸屏的选型63.2PLC的输入输出点位表和接线图73.3PLC与触摸屏通讯模块设置83.4PLC编程要点 3.4.1PLC控制补液电机减少生产环节9 3.4.2PLC控制急停按钮保护设备及操作人员10 3.4.3PLC控制设备清洗次数保持设备清洁12第4章 设计过程中的故障处理及设备调试与维护4
3、.1各类传感器的接线过程出现的问题134.2伺服驱动器与伺服电机及PLC间的通讯问题154.3PLC与触摸屏间通讯问题174.4全自动灌装机调试18第5章 结 论19致谢20参考文献21附录22 第1章 全自动灌装机控制系统用户需求及其分析近几年随着机器设备自动化的不断升级，自动灌装机的维护，操作和保养越来越容易，自动化技术的升级对自动灌装机操作人员的专业技能也没以前那么复杂和那么高了，所以产品灌装的质量直接与自动灌装机的质量水平和先进水平有关。现在我们都知道自动灌装机的种类很多，不同的机械可以满足不同产品灌装要求。目前各类药品，农药，食品等液体粘稠度普遍较高使用老式液体灌装机无法达到灌装精度
4、的有效控制，因此为了达到用户的要求增强液体灌装时的操作精度使用了可编程控制器（PLC），触摸屏等控制精度高,操作简单的电气设备。电气分析如下：老式灌装机大多使用液体的特性自流以达到灌装时的动力。使用高性能的PLC及伺服系统带动钢板控制灌装缸内的活塞以达到控制下料的精度。本机采用（PLC）可编程控制，伺服系统，光电传感，气动执行于一体化的高新技术灌装设备。灌装方法是用定压块，固定流到参数，控制灌料时间来实现的。操作方便，效率高，可适合各种不含气体的液体灌装。1.灌装头不滴漏，灌装量精确；2.容易更换瓶子规格，适合任意形状的灌装瓶；3.适用广泛，降低工序成本。主要参数规格适合粘度：4000CPS以
5、上灌装方式：直线间歇/定位式；灌装误差：小于0.3%（250ml以上容积以上为例）；使用电压：380/220V 50Hz；功率：0.75KW1.5KW；灌装速度参数表1-1（以水计）表1-1灌装速度参数表规格100ml250ml500ml1000ml12头120/分95/分75/分60/分第二章 电气线路设计2.1总体功能设计对于这种全自动生产线的电气设计，必须按照严格的电气设计规则，以规范严格的线路设计排布，保障线路整齐安全，设备能够正常长期，稳定的工作。控制柜所涉及到的电气元器件分成两大部分：电气部分和气动元件部分。电气线路主电路图：（见图1-1）电气部分：对于此类设备的设计要求，要求达到
6、灌装精度高即灌装容量准确，因此我们使用松下1.5kw伺服电机+松下伺服驱动器设计目的：使用伺服电机和与之配套的伺服驱动器是为了提高灌装精度。另外常见的电路保护装置低压断路器，交流接触器，中间继电器，给PLC和传感器供电的100W开关电源，三菱F-1N60MT点PLC，电气设计布局图（见图1-2）气动元件部分：由于灌装机对阀门的开关要求及时准确，因此我在PLC控制下选用电磁阀控制灌装头的开关，气动元件布局图（见图1-3）图1-1电气线路主电路图主电路使用三相四线制布线方式三组220V/50Hz交流电（L，R，S）。一组零线（N）。主线路分别有PLC,开关电源，补液电机，伺服驱动器电源以及输送带电
7、机。控制电路由电源开关，电源指示灯及接触器KM中间继电器常开触点KA接触器KM1组成，通过打开电源开关接通接触器KM导通主电路PLC，输送带电机，开关电源，伺服驱动器得电，指示灯灯亮。图1-2电气设计布局图图1-3气动元件布局图2.2电气产品选型接线端子排，德力西CJ-X1交流接触器，欧姆龙中间继电器，德力西低压断路器，220V/24V交直流变压器，三菱PLC，伺服驱动器，电缆，（亚德克）电磁阀。奥托尼克斯光电传感器，电感式接近开关；亚德客磁性开关，液位开关。OMRON欧姆龙继电器MY4N-J工作DC6V-110V时，耗电为0.9W，AC12-24V时，耗电为1.0-1.2W，AC100-24
8、0V时，耗电为0.9-1.1W,4N即表示中间继电器有四组常开常闭触电。德力西CJ-X1交流接触器：CJX1-12定工作电压：380V，额定绝缘电压：660V，约定发热电流：20A，额定工作电流：12A，辅助触电：两组常开两组常闭。德力西低压断路器：见表2-1表2-1低压断路器型号表品牌：DELIXI/德力西型号：DZ47-63极数：1P3P额定频率：50（Hz）额定绝缘电压：220-380（V）脱扣器电流：6-63（A）产品认证：CCC速度：快速型灭弧介质：空气式机械寿命：10（万次）脱扣器电流：16（A）操作方式：产品认证：CCC安装方式：-电磁阀：AIRTAC(亚德客)4V110-06
9、DC24V4V230C-08 见表2-2表2-2电磁阀型号表品牌：AirTac（亚德客）型号：4V230C-08材质：铝合金连接形式：螺纹公称通径：8（mm）密封形式：软密封型压力环境：常压工作温度：常温标准：IP65流动方向：换向形态：针式零部件及配件：执行器类型(通道位置)：三位五通适用介质：空气用途：控制阀品牌：AirTac（亚德客）材质：铝合金型号：4V110-06类型(通道位置)：二位五通连接形式：内螺纹公称通径：6（mm）适用介质：空气流动方向：单向零部件及配件：执行器用途：控制阀形态：针式压力环境：常压工作温度：高温标准：国标松下伺服电机及伺服驱动器松下MDHH5540-1.5k
10、w系列伺服电机及伺服驱动器A5系列电机的特点：功率： 从常规品种50W5kW规格已扩展到15KW,有各种惯量以良好的匹配机械。 特性改善：速度响应高达2kHZ,适合各种高速定位的工业场合； 极低齿槽转矩（0.5以下）高分解率： 绝对式17bit、增量式20bit小型超轻化： 行业最轻（1kW5kW）耐环境性能升级： IP67构造 A5系列驱动器的特点:电源：单相AC100V、单/3相AC200V控制模式：转矩、速度、位置、全闭环控制。实时自动增益调整达32级，陷波滤波器达4个，极大降低了机械共振。符合欧洲规范的安全钮,增加如编码器温度检测等安全措施。输入/输出脉冲频率可达到4Mpps。控制参数
11、：扩大自动设定范围。与PC通信：对应USB 多语言新软件设定，操作性能升级。FX1n系列PLC是一种普遍选择方案，最多可达128点控制。由于FX1n系列PLC具有对于输入/输出、逻辑控制以及通讯/链接功能的可扩展性，因此它对普遍的解决方案有广泛的适用范围。2.3具体实施电气箱中主线路使用1*1电缆线按照电路图依次连接，控制电路和传感器接线使用0.5*1电缆按照电路设计图依次连接。光电传感器：对于灌装瓶数计数，分别安装在进瓶口和出瓶口，当进瓶个数达到12瓶时，控制灌装机工作的PLC开始工作；当灌装完成时，夹瓶夹松开，开始出瓶，当后光电计数达到5瓶时，前门开，开始进瓶，以此类推，光电不断计数。电感式接近开关（限位开关）：上限位，下限为，最下限位。这类限位开关在PLC控制系统中的作用：伺服驱动器及伺服电机工作的运行状态，当电机控制下的液压平台到达上限位时，PLC停止对伺服驱动器给方向和脉冲信号，此时电机停止工作。当电机控制下的液压平台到达下位时，PLC停止对伺服驱动器给方向和脉冲信号，电机停止工作。最下限为的作用：保证电机及伺服驱动器在异常工作状态
