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1、本 科 毕 业 论 文 论文题目 基于PLC的饮料罐装流水线限制系统设计学生姓名 学 号 专 业 电气工程及其自动化 班 级 机械及自动化1班 指导老师 2015年5月6日摘 要本文主要介绍的是基于三菱FX2N-40MR PLC的饮料灌装生产流水线的限制系统的设计。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FX1N-40MR PLC外部电路的设计与安装；软件部分包括程序的设计与调试。所设计系统最终能够实现以下功能：(1)能对空瓶进行运输、灌装，灌装量可依据空瓶大小设定；（2）对满瓶进行运输及计数，计数值包括累计计数、单位包装计数，单位包装计数量可依据包装大小设定；（3）能够实现手
2、动复位。该系统主要运用了三菱PLC、传感器、继电器、行程开关等器件，利用PLC良好的自动限制性能，实现饮料罐装生产过程的无人限制。a） 关 键 词：PLC；饮料灌装；生产流水线；无人限制ABSTRACTThis paper mainly introduces the control system of beverage filling production line based on Mitsubishi FX1N-40MR PLC.The system design consists of hardware and software design. The hardware design i
3、ncludes Mitsubishi FX2N-32MR-001 PLCs external circuit design and installation; software design includes the design and debugging of program.The system can achieve the following functions: (1) The bottles can be transported and filled and the filling volume can be set according to the size of bottle
4、s; (2) the full bottles can be transported and counted, the count includes total count and the count of unit package and the total number of unit packaging can be set according to package size; (3) the system can achieve manually reset. The system mainly uses the Mitsubishi PLC, sensors, relays, swi
5、tches and so on and uses the good automatic control performance of PLC to achieve the no control of beverage filling production line .KEY WORDS: Mitsubishi FX2N-32MR-001 PLC; Beverage filling; Production line; No contro1 绪论1.1课题探讨背景我国的饮料灌装自动化相对于西方发达国家来讲还有很大的差距。设备陈旧，技术落后，成为阻碍我们灌装行业发展的一个严峻问题。鉴于这些问题，我国
6、企业不断发展自身的实力，逐步朝着生产高速化、设备结构合理化、设备的多功能化、设备的绿色化、限制的智能化等方向发展。plc（可编程限制器）是一种特地为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采纳可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、依次运算、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，限制各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限制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。随着工业自动化水平日益提高，众多工业企业均面临着传统生产线的改造和重新设计问题。PLC（可编程序限制器）是以微处理器为核心的工业限制装置，它将传
7、统的继电器限制系统与计算机技术结合在一起，近年来在工业自动限制、机电一体化、改造传统产业等方面得到普遍应用。作为通用工业限制计算机，其实现了工业限制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃，在世界工业限制中发挥着越来越重要的作用. 几年前，自动化技术只占包装机械设计的30%，现在已占50%以上，大量运用了微电脑设计和机电一体化限制。提高包装机械自动化程度的目的：一是为了提高生产率；二是为了提高设备的柔性和敏捷性；三是为了提高包装机械完成困难动作的实力。饮料灌装机用于灌装各种各样的瓶装饮料，适合大中型饮料生产厂家，早期的灌装机械大多数采纳容积泵式、蠕动泵式作为计量方法。这些方法存在一些缺点。例如：灌装精度和
8、稳定性难以保证、更换灌装规格困难等。本系统采纳的饮料分装计量是通过时间和单位时间流量来确定的，计量精度由可编程限制器（PLC）限制确定。PLC限制具有编程简洁、工作牢靠、运用便利等特点，在工业自动化限制领域广泛应用。专为PLC应用而实际的触摸屏集主机、输入和输出设备于一体，适合在恶略的工业环境中运用. 饮料灌装装置主要包括两部分：恒压储液罐灌液和计数部分。在恒压储液罐灌液不封，里面有上限液位和下线液位传感器，它们沉没时是1状态。液面低于下线液位时恒压储液罐为空。饮料通过进液电磁阀流入恒压储液罐，液面达到上限位时进液电磁阀断电关闭，使液位保持恒定。 鉴于PLC牢靠性高、耐恶劣环境实力强、运用极为
9、便利三大特点，利用plc技术平台自主开发创新，将机械、电气和自动化等技术有机结合，将传统的继电器-接触器限制功能用PLC代替，构成好用、牢靠的饮料灌装生产线PLC限制系统。该限制系统可节约大量电气元件、导线与原材料,缩短设计周期,削减修理工作量,提高加工零件合格率,进而提高生产率，而且程序调整修改便利敏捷，提高了设备的柔性和敏捷性。具有整体技术经济效益。随着工业自动化水平日益提高，众多工业企业均面临着传统生产线的改造和重新设计问题。目前，饮料的灌装伸长已经实现自动化，为了提高产品质量，缩短生产周期，适应产品快速更新换代的要求，产品生产正向缩短生产周期、降低成本、提高生产质量等方面发展。因此，饮
10、料厂的自动化灌装生产线中有越来越多的及其在运用先进的灌装技术来提高及其的自动化电气限制水平和生产效率。PLC（可编程序限制器）是以微处理器为核心的工业限制装置，它将传统的继电器限制系统与计算机技术结合在一起，近年来在工业自动限制、机电一体化、改造传统产业等方面得到普遍应用。作为通用工业限制计算机，其实现了工业限制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃，在世界工业限制中发挥着越来越重要的作用。鉴于此，设计者利用PLC的功能和特点设计出了一款饮料灌装生产流水线限制系统 目前饮料灌装生产线的限制过程主要是继电器接触限制，但这种电路接线困难，牢靠性低，使得工业生产的效率得不到提高3-4。不过，随着时代的发展，饮
11、料灌装生产线的限制过程正朝着智能化和自动化的方向发展。PLC是微机技术与传统的继电接触限制技术相结合的产物，它克服了继电接触限制系统中的机械触点的接线困难、牢靠性低、功耗高、通用性和敏捷性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照看到现场电气操作修理人员的技能与习惯，特殊是PLC的程序编制，不须要特地的计算机编程语言学问，而是采纳了一套以继电器梯形图为基础的简洁指令形式，运用户程序编制形象、直观、便利易学；调试与查错也都很便利。用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序编制工作，就可敏捷便利地将PLC应用于生产实践5-12。1.2课题探讨内容本课题对饮料罐装生产流
12、水线的硬件和软件进行了设计。其中硬件设计包括三菱FX1N-40MR PLC外部电路的设计与安装；软件部分包括程序的设计与调试。依据系统的要求对PLC、电动机、传感器等外部设备进行选型。设计好的饮料灌装生产流水线能够实现以下目的：（1）系统通过开关设定为自动操作模式，一旦启动，则传送带的驱动电机启动并始终保持到停止开关动作或待灌装的饮料瓶被传送至灌装设备下时停止；瓶子装满饮料并上盖后，传送带驱动电机必需自动启动，并保持到下一个待灌装的饮料瓶被传送至灌装设备下或停止开关动作；（2）当瓶子定位在灌装设备下时，停顿1s，灌装设备起先工作，对于大瓶灌装8秒钟，小瓶则灌装5秒钟，待灌装过程完毕再对饮料瓶进
13、行上盖，上盖时间为2秒钟。整个灌装和上盖过程应有报警显示，待上盖完毕后不再显示报警；报警方式为红灯以0.5s间隔闪耀；（3）包装上，对于小瓶：40瓶为一大包，30瓶为一中包，20瓶为一小包；对于大瓶：20瓶为一大包，15瓶为一中包10瓶为一小包；（4）能够实现对生产产品进行自动记数并可以手动对计数器清零。Equation Chapter (Next) Section 12 饮料罐装生产流水线总体方案设计2.1任务的分析本次设计的任务是以三菱FX1N系列PLC作为处理核心，用行程开关、传感器将生产过程中的信号（如空瓶的运行的位置、饮料瓶的大小等等）处理后送给PLC处理器，由PLC对数据进行运算，
14、然后输出驱动信号（如接触器、电磁阀等等）来完成饮料罐装生产过程的流水线操作。该系统的总体思路：此生产线为全自动限制的，生产线一旦上电，PLC将通过软件对生产线进行自动限制：通过输出继电器限制传送带的停转和对饮料瓶灌装的限制，实现对系统状态的显示，并且通过PLC内部的计数器对所生产的产品进行计数。2.2硬件方案设计饮料的灌装是采纳了饮料灌装机，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、高效的完成。对于饮料瓶大小的区分是通过反射式光电传感器工作来实现的。利用协助继电器对计数器进行正电平触发来实现对所生产产品的计数。生产流水线结构如图2-1所示。系统的工作原理：系统一旦上电，传送
15、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限制饮料灌装的时间，待饮料灌装过程完毕后电动机复原转动，如此循环实现生产线上的自动限制。对于传送带上的饮料瓶大小的区分，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2-1生产流水线结构图2.3软件方案设计PLC软件方案设计的方法有阅历设计法，逻辑设计法等。阅历设计法梯形图的阅历设计法是比较广泛的一种方法。这种方法没有普遍的规律可以遵循,具有很大的摸索性很随意性,最终的结果不是唯一的。该方法的核心是输出线圈。以下是阅历设计方法的基本步骤：1.了解和熟识被控设备的工艺过程和机械的动作状况。2.确定PLC的输入信号和输出负载，画出PLC的外部接线图。3.确定与继电器电路图的中间继电器，时间继电器对应的梯形图中的协助继电器（M）和定时器（T）的元件号。4.依据前面的对应关系画出梯形图。逻辑设计法逻辑设计法的理论基础是逻辑代数。而继电器限制系统的本质是逻辑线路。看一个电气限制线路都会发觉,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,故限制线路的种种功能必定取决于这些触点的开，合两种状态。因此电气限制电路从本质上说是一种逻辑线路,它符合逻辑运算的基本规律。详细步骤如下图3-1所示:图2-2
