毕业设计论文饮料自动罐装的PLC控制设计

1、摘 要作为通用工业控制计算机，可编程控制器实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃，在世界工业控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控制系统。文章刚开始介绍了PLC的相关知识，给出了PLC的定义、功能、特点及发展阶段，提出了它的基本指令和编程方法，并介绍了编程软件的应用，从而引申到在本系统中的应用。在对系统特点的说明中，文章详细的给出了系统实现的功能及其控制方法。关键词： 可编程控制器 饮料灌装生产流水线系统 PLC 软件系统目 录绪 论1课题研究背景1课程简介1课程的意义1第一章 可编程控制器概述21.1 PLC的定义21.2 PLC的组成21.3可编程控制器的分类和发展31.4 PLC的功能31.5 PLC的应用范围41.6可编程序控制器的工作过程4第二章 基本指令系统和编程方法62.1 编程语言的形式62.2 编程器件62.3 FX2N系列的基本逻辑指令92.4 梯形图的设计与编程方法11第三章 GPP软件简介133.1 基本概况133.2 用GPP编写梯形图133.3 传输、调试15第四章 课题简介184.1 课题概述

2、184.2 控制要求184.3 控制系统的赋值表及接线184.4 程序设计及说明194.5 课题逻辑指令214.6 程序调试234.6.1调试方法234.6.2调试过程244.7 调试结果26第五章 结论和展望27致 谢28参考文献29绪 论课题研究背景随着科技的进步,越来越多的生产过程中都出现了由自动化取代人工操作的现象,自动罐装饮料系统正是这样一种进步的体现,它不仅节约了人力资源,更大大提高了生产效率.课题简介本系统是基于PLC的自动罐装机的控制设计。作为自动罐装系统，它具备了灌装的功能，本系统增加了对灌装箱数的统计。课题的意义 这个系统对于在工厂生产过程中会有很大的帮助，把以前的那种人工操作的浪费时间，低效率的生产方式提高为了减少人工劳动力，大大提高了劳动效率，同时也更能降低生产成本！第一章 可编程控制器概述1.1 PLC的定义 可编程控制器，简称PLC（Programmable logic Controller）,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对P

3、LC做了如下定义：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。它采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，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，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、配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。1.2 PLC的组成PLC的基本组成可归为四大部件：1中央处理单元（CPU板）控制器的核心；2. 输入部件 （I/O部件）连接现场设备与CPU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。另外，还必须有编程器将用户程序写进规定的存储器内。PLC的基本组成框图如图1-2所示：图1-2PLC的基本组成框图1.3 可编程控制器的分类和发展 （1）分类按I

4、/O点数可分为大、中、小型三大类，通常可以定义为：小型：I/O点数在256点以下；中型：I/O点数在2561024点之间大型：I/O点数在1024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PLC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PLC向着大容量、智能化和网络化发展，使之能与计算机组成集成控制系统，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；2. 定时控制；3. 计数控制；4. 步进(顺序)控制；5. PID 控制；6. 数据控制，PLC 具有数据处理能力；7. 通信和联网；8. 其它PLC还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如定位控制模块、CRT 模块。1.5 PLC的应用范围目前，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PLC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的应用大致可归纳为以下几个方面：（1）开关量逻辑控制利用PLC最基本的逻辑运算、定时、计数等功能实现逻辑控制，可以取代传统的继电器控制，用于单机

5、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PLC最广泛的应用领域。（2）运动控制大多数PLC都有拖动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。这一功能广泛用于各种机械设备，如对各种机床、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PID控制功能，有的小型PLC也具有模拟量输入输出。所以PLC可实现模拟量控制，而且具有PID控制功能的PLC可构成闭环控制，用于过程控制。这一功能已广泛用于锅炉、反应堆、水处理、酿酒以及闭环位置控制和速度控制等方面。（4）数据处理现代的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、分析和处理，同时可通过通信接口将这些数据传送给其它智能装置，如计算机数值控制（CNC）设备，进行处理。1.6 可编程序控制器的工作过程（1） 初始操作（上电处理）PLC未进入正式运行前，首先应确定自身的完好性。这就是接通电源后的初始操作（见图）。通电后，消除各元件的随机状态，进行清零或复位处理，检查I/O单元的连接是否正

6、确（I/O总线）。再做一道题，使它涉及各种指令和内存单元，若解题时间在to以内，则自身完好（否则，系统关闭），解题结束，将监控定时器to复位，才开始正式运行。（2）运行PLC的工作方式（顺序）周期循环扫描扫描按分时操作的原理，每一时刻执行一个操作，顺序进行，这种分时操作的过程称“CPU对程序的扫描”工作特点集中输入，集中输出 I/O处理过程： 输入采样 三个阶段 执行用户程序 输出刷新PLC运行过程包括四大类操作： 1、公共操作故障诊断及处理（自检），一般故障，只报警，不停机2、I/O操作联系现场的数据输入及控制信号的输出3、执行用户程序顺序循环扫描4、服务外设I/O处理过程如图1-3：图1-3 PLCI/O处理过程图第二章 基本指令系统和编程方法2.1 编程语言的形式PLC最常用的两种编程语言，一是梯形图，二是助记符语言表。采用梯形图编程，因为它直观易懂，但需要一台个人计算机及相应的编程软件；采用助记符形式便于实验，因为它只需要一台简易编程器，而不必用昂贵的图形编程器或计算机来编程。 梯形图：梯形图是通过连线把PLC指令的梯形图符号连接在一起的连通图，用以表达所使用的PLC指令及其前

7、后顺序，它与电气原理图很相似。它的连线有两种：一为母线，另一为内部横竖线。内部横竖线把一个个梯形图符号指令连成一个指令组，这个指令组一般总是从装载（LD）指令开始，必要时再继以若干个输入指令（含LD指令），以建立逻辑条件。最后为输出类指令，实现输出控制，或为数据控制、流程控制、通讯处理、监控工作等指令，以进行相应的工作。母线是用来连接指令组的。梯形图与助记符的对应关系： 助记符指令与梯形图指令有严格的对应关系，而梯形图的连线又可把指令的顺序予以体现。一般讲，其顺序为：先输入，后输出（含其他处理）；先上，后下；先左，后右。有了梯形图就可将其翻译成助记符程序。梯形图与电气原理图的关系：如果仅考虑逻辑控制，梯形图与电气原理图也可建立起一定的对应关系。如梯形图的输出（OUT）指令，对应于继电器的线圈，而输入指令（如LD，AND，OR）对应于接点，互锁指令（IL、ILC）可看成总开关，等等。这样，原有的继电控制逻辑，经转换即可变成梯形图，再进一步转换，即可变成语句表程序。有了这个对应关系，用PLC程序代表继电逻辑是很容易的。这也是PLC技术对传统继电控制技术的继承。2.2 编程器件FX系列产品，

8、它内部的编程元件，也就是支持该机型编程语言的软元件，按通俗叫法分别称为继电器、定时器、计数器等，但它们与真实元件有很大的差别，一般称它们为“软继电器”。这些编程用的继电器，它的工作线圈没有工作电压等级、功耗大小和电磁惯性等问题；触点没有数量限制、没有机械磨损和电蚀等问题。它在不同的指令操作下，其工作状态可以无记忆，也可以有记忆，还可以作脉冲数字元件使用。一般情况下，X代表输入继电器，Y代表输出继电器，M代表辅助继电器，SPM代表专用辅助继电器，T代表定时器，C代表计数器，S代表状态继电器，D代表数据寄存器，MOV代表传输等。 （1）输入继电器 （X） PLC的输入端子是从外部开关接受信号的窗口，PLC 内部与输入端子连接的输入继电器X是用光电隔离的电子继电器，它们的编号与接线端子编号一致（按八进制输入），线圈的吸合或释放只取决于PLC外部触点的状态。内部有常开/常闭两种触点供编程时随时使用，且使用次数不限。输入电路的时间常数一般小于10ms。各基本单元都是八进制输入的地址，输入为X000 X007，X010 X017，X020 X027 。它们一般位于机器的上端。 （2）输出继电器（Y） PLC的输出端子是向外部负载输出信号的窗口。输出继电器的线圈由程序控制，输出继电器的外部输出主触点接到PLC的输出端子上供外部负载使用，其余常开/常闭触点供内部程序使用。输出继电器的电子常开/常闭触点使用次数不限。输出电路的时间常数是固定的 。各基本单元都是八进制输出，输出为Y000 Y007，Y010Y017，Y020Y027 。它们一般位于机器的下端。 （3）辅助继电器（M）PLC内有很多的辅助继电器，其线圈与输出继电器一样，由PLC内各软元件的触点驱动。辅助继电器也称中间继电器，它没有向外的任何联系，只供内部编程使用。它的电子常开/常闭触点使用次数不受限制。但是，这些触点不能直接驱动外部负载，外部负载的驱动必须通过输出继电器来实现。如下图2-1中的M300，它只起到一个自锁的功能。在FX2N中普遍途采用M0M499，共500点辅助继电器，其地址号按十进制编号。辅助继电器中还有一些特殊的辅助继电器，如掉电继电器、保持继电器等，在这里就不一一介绍了。 X000 X001 M300 M30

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