全自动灌装机的PLC自动控制设计及故障处理

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

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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 (1)

2.2电气产品选型 (3)

2.3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 (6)

3.2PLC的输入输出点位表和接线图 (7)

3.3PLC与触摸屏通讯模块设置 (8)

3.4PLC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

4.1各类传感器的接线过程出现的问题 (13)

4.2伺服驱动器与伺服电机及PLC间的通讯问题 (15)

4.3PLC与触摸屏间通讯问题 (17)

4.4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：0.75KW~1.5KW；

灌装速度参数表1-1（以水计）

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，AC100-240V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

电磁阀：AIRTAC(亚德客)4V110-06 DC\24V4V230C-08 见表2-2

表2-2电磁阀型号表

松下伺服电机及伺服驱动器

松下MDHH5540-1.5kw系列伺服电机及伺服驱动器

A5系列电机的特点：