饮料罐装生产流水线PLC控制设计

饮料罐装生产流水线

P L C控制设计

IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】

2012 ~ 2013 学年第一学期

《电气控制及PLC 》

课程设计报告

题目：饮料罐装生产流水线的PLC控制专业：电气工程及其自动化

班级：09电气工程及其自动化

姓名：魏金雨、邬鹏、吴东升、吴庆利指导教师：江春红李铁玲

电气工程系

2012年11月2日

饮料罐装生产流水线的PLC控制：文章探讨了如何利用日本三菱PLC 进行饮料灌装生产流水线的控制，重点分析了系统软硬件设计部分，并给出了系统硬件接线图、PLC 控制I/O 端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。

传统的饮料罐装生产线的电气设备控制系统是传统的继电器——接触器控制方式,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验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，生产成本增加。而自动化生产线在众多领域应用得非常广泛，其控制部分常常采用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。关键词：PLC；自动化饮料灌装生产线；系统硬件接线图；I/O 端；分配表

目录

一、系统概况 (5)

1、生产工艺及流程 (5)

二、设计任务 (5)

1、课题内容 (5)

2、控制要求 (5)

3、课题要求 (5)

三、总体设计方案 (6)

1、饮料灌装流水线的基本结构 (6)

2、选择电器元件 (7)

3、流水线灌装的工作原理 (8)

4、系统流程图 (9)

四、电气控制电路设计 (10)

1、电控系统与原理图设计 (10)

五、PLC设计 (11)

1、选择PLC (11)

2、I/O点的编号分配和PLC外部接线图 (12)

3、控制面板图 (12)

4、梯形图 (13)

5、指令表 (16)

六、结论 (19)

参考书目 (19)

正文

一、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。

本系统电镀生产线采用了传送带，传送带用一台电动机控制，同时用变频器对电机平滑调速。

1、生产工艺及流程

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。驱动部分有：清水泵、无菌泵、清洗输送、灌装输送、灌装泵。

、手动控制工作状态

将操作台上旋钮置手动，各工位工作状态如下：

（1）按启动按钮，传送带把洗过的空瓶送到托瓶架上；托瓶架启动，把洗过的空瓶送到罐装机的罐装口；罐装泵启动，罐满后自动停止；

（2）按停止按钮，传送带停止。

、自动控制工作状态

（1）启动：按下自动按钮后，生产线进入自动工作状态，具备工作条件后，瓶子随着传送带进入工序。

（2）罐装：当瓶子随着输送带平稳的进入托瓶架时，托瓶架的限位开关信号送给PLC，翻瓶架的一组气动电磁阀打开，汽缸开始工作，将瓶子送到罐装口的下部，这时汽缸上限信号送入PLC，罐装泵开始启动，在罐装的过程中翻瓶架自动落下，罐装到一定的时间（及罐满）后自动停止（罐装时间3/5加仑的设定时间不同），罐装结束后，经过一定的延时时间，罐装输送带开始启动。

二、设计任务

1、课题内容

饮料罐装生产流水线梯形图控制程序设计并画出电气接线图。

2、控制要求

（1）系统通过开关设定为自动操作模式、手动操作模式，一旦启动，则传送带的驱动电机启动并一直保持到停止开关动作或罐装设备下的传感器检测到一个瓶子时停止；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止开关动作。

（2）当瓶子定位在罐装设备下时，停顿秒，罐装设备开始工作，罐装过程为5秒钟，罐装过程应有报警显示，秒后停止并不再显示报警。

。

（4）可以手动对计数值清零（复位）。

3、课题要求

（1）根据课题的控制要求完成设计

（2）对电机、传感器、到位开关选型并列出选型依据

（3）画出电气连线图，写出程序流程图及代码

（4）完成课程设计说明书

三、总体设计方案

1、饮料灌装流水线的基本结构

整个灌装流水线的基本结构如图1、图2、图3所示。整个流水线由主传送带、次品传送带、灌装装置、次品推动装置、定位传感器、次品检测传感器等组成。电动机的启动和停止，灌装装置向上、向下移动和灌装，次品的检测、推动都是由PLC控制的。流水线由传感器实时监控，由PLC控制，控制准确，自动化程度高。

图1 灌装流水线基本结构图

图2 灌装流水线基本结构图

图3 灌装流水线的基本结构图

2、选择电器元件

（1）电动机的选择

电动机M1型号为Y132M-4，额定电压为交流380V，额定电流为15A，频率为

50HZ，功率为，转速为1440r/min。

电动机M2型号为Y90S-4，额定电压为交流380V，额定电流为，频率为50HZ，功率为，转速为1440r/min。

电动机M3选与电动机M2一样的型号即可。

（2）断路器的作用：断路器的作用是切断和接通负荷电路，以及切断故障电路，防止事故扩大，保证安全运行。而高压断路器要开断1500V，电流为1500-2000A 的电弧，这些电弧可拉长至2m仍然继续燃烧不熄灭。故灭弧是高压断路器必须解决的问题。吹弧熄弧的原理主要是冷却电弧减弱热游离，另一方面通过吹弧拉长电弧加强带电粒子的复合和扩散，同时把弧隙中的带电粒子吹散，迅速恢复介质的绝缘强度。

断路器选用原则；

1）空开额定工作电压大于等于线路额定电压

2）空开额定电流大于等于线路负载电流

3）空开电磁脱扣器整定电流大于等于负载最大峰值电流（负载短路时电流值达到脱扣器整定值时，空开瞬时跳闸。一般D型代号的空开出厂时，电磁脱扣器整定电流值为额定电流的8-12倍。）也就是说短路跳闸而电机启动电流是可以避开的。

根据三个电动机的额定电流，选择断路器QF1、QF2、QF3的型号如表所示。并根据PLC和变压器选择QF4和QF5的型号。

（3）热继电器FR1、FR2、FR3

主电动机M1的额定电流15A，FR1可以选用JR16，热元件电流为20A，电