饮料罐装生产流水线的PLC控制.doc

饮料灌装生产流水线的PLC控制摘要文章探讨了如何利用日本三菱PLC F*2N 进展饮料灌装生产流水线的控制，重点分析了系统软硬件设计局部，并给出了系统硬件接线图、PLC 控制I/O口分配表以及整体程序流程图等，实现了饮料灌装的自动化，提高了生产效率，降低了劳动强度关键词:PLC 饮料灌装生产线流水线 系统硬件接线图前言以往的饮料罐装生产线的电气设备控制系统是传统的继电器控制方式,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历被动的去查找故障点且在生产过程中容易产生二次污染，造成合格率低，生产本钱增加而自动化生产线在众多领域应用得非常广泛，其控制局部常常采用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，操作更加方便为适应开展，故提出下面的PLC控制技术改造现有生产线本文介绍了日本三菱F*2N PLC 在自动化饮料罐装生产线控制系统中的应用，并从硬件和软件两方面进展了分析和研究一、 PLC概况1、PLC根本概念可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。

早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制随着技术的开展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC但是为了防止与个人计算机(Personal puter)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC2、PLC开展历史起源：1968年美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求1969 年，美国数字设备公司研制出了第一台可编程控制器 PDP—14 ，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这是第一代可编程序控制器，称Programmable，是世界上公认的第一台PLC1969年，美国研制出世界第一台PDP-141971年，日本研制出第一台DCS-81973年，德国研制出第一台PLC1974年，中国研制出第一台PLC　　开展：20世纪70年代初出现了微处理器人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。

个人计算机开展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller〔PLC〕3、PLC技术开展动向(1)产品规模向大、小两个方向开展 大：I/O点数达14336点、32位为微处理器、多CPU并行工作、大容量存储器、扫描速度高速化 小：由整体构造向小型模块化构造开展，增加了配置的灵活性，降低了本钱2)PLC在闭环过程控制中应用日益广泛 (3)不断加强通讯功能 (4).新器件和模块不断推出 高档的PLC除了主要采用CPU以提高处理速度外，还有带处理器的EPROM或RAM的智能I/O模块、高速计数模块、远程I/O模块等专用化模块 (5)编程工具丰富多样，功能不断提高，编程语言趋向标准化 有各种简单或复杂的编程器及编程软件，采用梯形图、功能图、语句表等编程语言，亦有高档的PLC指令系统 (6)开展容错技术 采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式 (7)追求软硬件的标准化二、系统概况饮料灌装生产流水线是指按一定控制要求将有关驱动电机、电气控制装置、检测装置等组合为一体的多功能自动控制装置该罐装生产线为人工/自动操作的工作程序，由2只电磁阀控制托瓶架的升降，2只电磁阀控制压盖的行程。

驱动局部有：清水泵、无菌泵、清洗输送、灌装输送、灌装泵本文重点对灌装过程进展分析,通过PLC实现其执行步骤的控制,同时用变频器对电机平滑调速系统通过电机驱动传输带，传输带将空瓶送到灌装设备下，灌装设备通过光电传感器检测到空瓶时，电机停顿，开场灌装，灌满后电机自动启动，直到检测到下一个空瓶才停顿;系统具有空瓶和满瓶检测传感器，通过其检测空瓶和满瓶现场设备模拟图如图1所示, 系统框图如图2所示图1 现场设备模拟图图2 系统组成框图三、饮料灌装生产线流水线控制要求1、手开工作状态〔1〕按手动启动按钮，传送带开场启动把洗过的空瓶送到灌装机的灌装口开场罐装，灌满后自动停顿〔2〕按停顿按钮，传送带停顿2、自开工作状态〔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一直保持到停顿开关动作或灌装设备下的传感器检测到一个瓶子时停顿；瓶子装满饮料后，传送带驱动电机必须自动启动，并保持到又检测到一个瓶子或停顿开关动作〔2〕当瓶子定位在灌装设备下时，停顿 1s ，灌装设备开场工作，灌装过程为 5s 钟，灌装过程应有报警显示， 5s 后停顿并不再显示报警；报警方式为红灯以 0.5s 间隔闪烁。

〔3〕用两个传感器分别检测空瓶数和满瓶数，用计数器记录空瓶数和满瓶数，一旦系统启动，即开场记录空瓶数和满瓶数〔4〕假设每 24 瓶为一箱，记录产品箱数〔5〕每隔 8 小时将空瓶及满瓶计数器的当前值转存至其他存放器，然后对计数器自动清零，重新开场计数〔6〕具有复位按钮，按下复位按钮存放器和计数器全部清零在工作过程中，有自动和手动两种工作方式选择，操作方便在多数情况下选择自开工作方式，在维修和特别处理情况下选择手开工作方式四、硬件设计1、PLC选型三菱F*2N系列PLC是PLC F*家族中最先进的系列它最大围的包容了标准特点、程序执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，可以为工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力 该系统选择该型号的最为适宜，不仅能够快速完成当前功能，还可以进展扩展，适合各个厂家的使用，控制灵活，功能齐全 PLC 为此系统的控制核心，此系统的输入信号有两局部，一局部是启动、停顿等面板控制按钮，另一局部是多种行程开关，这些面板按钮信号和传感器信号作为PLC 的输入变量，经过PLC 的输入接口输入到部数据存放器，然后在PLC 部进展逻辑运算或数据处理后，以输出变量的形式送到输出接口，从而驱动电机来控制传输带的运行。

2、I/O口分配根据系统的控制要求给出I/O分配表，如表1所示表1 I/O分配表*0启动按钮Y0传输带驱动电机*1手动启动Y1RH*2自动启动Y2RL*3减速传感器Y4灌装电磁阀*4灌装准备传感器Y5灌装指示灯*5空瓶检测传感器*6满瓶检测传感器*7停顿按钮*10复位按钮3、外部接线图根据控制要求及I/O分配表，画出PLC硬件接线图如图3所示图3 外部接线图4、相关存放器说明表2 相关存放器功能表TO1S灌装准备C1满瓶计数器T15S灌装过程C3一箱计数器T2 T30.5S脉冲D0箱数存放器T4 C28小时计时D1空瓶存放器C0空瓶计数器D2满瓶存放器5、变频器参数表3 变频器参数表参数号设定值功能Pr.150上限频率Pr.20下限频率Pr.350基底频率Pr.450高速Pr.620低速Pr.72加速时间Pr.83减速时间Pr.2050加、减速基准频率Pr.792外部运行模式五、软件设计饮料灌装生产流水线的操作方式分为手动操作方式和自动操作方式自动操作方式主要指连续操作方式手动操作是指用按钮对系统进展一个周期的执行连续操作是指从原点开场，按一下启动按钮，系统将自动地、连续不断地周期性循环。

在工作中假设按一下停顿按钮，系统将继续完成一个周期的动作后，回到原点自动停顿具体要求如下:1、流程图 根据控制要求画出程序流程图，如图4所示图4 程序流程图2、梯形图根据系统控制要求设计PLC梯形图如图5所示图5 梯形图3、调试过程(1)手动:启动按钮*0按下后,按下手动按钮*1，程序执行一个周期即停顿 (2)自动:系统启动按钮*0按下后,按下自动按钮*2,程序开场自动循环，直到按下停顿按钮才停顿按下启动按钮*0，M0接通，M0的常开触头闭合自锁，此时程序才能够启动，此时按下自动启动按钮*2，接通M0，MO常开触头闭合自锁为循环做准备，同时Y0得电，Y0常开触头上升沿触发置位Y1，电动机以频率50HZ启动，带动传输带启动，当传输带上的空瓶移动到空瓶检测传感器*5下时，空瓶检测传感器*5动作一次，空瓶计数器C0计数一次，当空瓶到达减速传感器*3时，减速传感器*3上升沿触发复位Y1，同时置位Y2，电机以20HZ的速度运行，当空瓶移动到灌装设备下时，传感器*4接通，传输带停顿，T0延时1S后Y3开场放饮料，T2延时6S后关闭灌装设备，并重新接通Y0电机，传输带重新移动在灌装设备Y4启动时，报警灯Y5也接通并通过T2和T3构成的0.5秒脉冲程序实现闪烁，灌装完毕后停顿闪烁。

当装满的瓶子通过满瓶检测传感器时*6接通一次，满瓶计数器C1计数一次，当满瓶检测传感器检测到满瓶到达24瓶时，C3常开触点闭合，送入一个上升沿脉冲使存放器D0加1表示一箱，C3并自行复位程序一启动即开场由定时器T4和计数器C2开场计时，8小时后通过C2的常开触头将空瓶计数器C0和满瓶计数器C1里的数值分别加到存放器D1和D2中，并将C0和C1里的值清零重新计数3)停顿：按下停顿按钮*7可以停顿工作，按下复位按钮*10可以复位存放器里的值 4、总结归纳由于本人学习有限，考虑到的缺陷在下面表达，在往后的工作学习中，会对此慢慢的完善，弄懂1)I/O分配表输入输出*11上空瓶高度传感器Y5报警灯*12下空瓶高度传感器*13上灌装时高度传感器*14下灌装时高度传感器*15上满瓶高度传感器*16下满瓶高度传感器(2)梯形图 完毕语PLC 应用于自动化灌装生产线，提高了生产效率，降低了劳动强度，为了适应多种不同灌装的工艺要求，还可编入多套工艺流程，系统的灵活性和通用性强，设计周期短此控制系统经过几年的实际运行，具有可靠性高，易操作，易维护等优点，已取得了很好的经济效益，有着广泛的应用前景此程序还可以通过组态软件来实现其监控，空瓶和满瓶的显示，使管理更加方便，能够更加直观的反映出现场设备的工作情况，还能对其进展远程控制，提高了其工作效率和产品的质量。

参考文献1、平．可编程控制器原理及应用[M]．高等教育，2004，〔8〕．2、廖常初．可编程控制应用技术[M]．大学，2002，〔3〕．3、道霖．电气控制与PLC 原理及应用[M]．电子工业，2006，〔7〕4、曲非非. PLC应用技术200例.2003 〔2〕5、胡学林主编?可编程控制器应用技术?.高等教育.2000，〔4〕. z.。