饮料灌装机PLC控制系统设计_毕业设计论文.doc
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1、I 毕业设计(论文)毕业设计(论文) 题 目: 基于 PLC 的汽水灌装机控制系统设计 系 别: 专 业: 学生姓名: 指导教师: II 摘 要 本论文介绍了可编程控制器与世纪星监控软件在汽水灌装机中的控制方法和原理, 采用了新的检测方法,实现了整个生产线的自动化。 本论文详细论述了汽水灌装机控制系统的设计步骤,通过对灌装机系统的充分了 解,以行业现状为出发点,结合其他行业自动控制技术的应用情况,提出了基于 PLC 的汽水灌装机控制系统的基本结构。用日本 OMRON 系列可编程控制器设计了多移阀 开启、破瓶检测、破瓶捡出、自动压盖等过程的自动控制。最后,简要介绍了世纪星 组态软件,附有汽水灌装
2、机控制系统的组态画面。本系统设计中完成了汽水灌装机控 制系统的硬件的配置和软件方面的设计,并利用世纪星组态软件实现了实时监控系统 的设计,使得整个设计形象,实用。 采用 PLC 来控制饮料生产线,实现了汽水灌装机控制系统的自动化,对劳动生产 率的提高,对饮料的质量和产量的提高都具有深远的意义。 关键词:灌装机控制系统;可编程控制器;组态软件 III Abstract This paper introduces briefly the programmable logical controller and the century star monitoring software uses in
3、the carbonated drinks filling machine of controlling method and the principle, used the new examination method, and achieve the automation of the entire production line. This paper describes in detail the control system of the carbonated drinks filling machine design steps, a brief introduction of t
4、he carbonated drinks filling machine control system and base on the self-industry and the application of the other trade on auto-control technique, proposed the frame of the control system based on programmable logical controller. Design the control system of the carbonated drinks filling machine ba
5、sed on the programmable logical controller and designs the control system by OMRON for opening valve, inspecting and picking out the broken bottle. At last, the simulation software of configuration briefly and describe simulation process in detail, there are carbonated drinks production line configu
6、ration screen. This design completes the carbonated drinks production line hardware configuration and software design and uses century star configuration software to monitor real-time system, to achieve the image of the entire design image and practical. Achieve the automation of the carbonated drin
7、ks filling machine. Not only improve the labor productivity, but also has far-reaching significance of the improvement of quality and yield. Keywords: Carbonated drinks filling machine control system, Programmable Logical Controller, Configuration software IV 目 录 绪 论.1 1 灌装控制系统总体介绍4 1.1 灌装机的主要类型4 1.
8、1.1 旋转型灌装机4 1.1.2 直线型灌装机4 1.2 灌装的基本方法介绍5 1.3 灌装机以及灌装方式的确定.6 1.3.1 灌装机的确定6 1.3.2 灌装方式的确定6 2 汽水灌装机控制系统设计方案.8 2.1 总体设计思路8 2.2 汽水灌装机控制系统的具体流程8 3 汽水灌装机控制系统的硬件设计 10 3.1 PLC 的选型.10 3.1.1 选择 PLC 控制的原因10 3.1.2 PLC 介绍 10 3.1.3 PLC 型号的选择.11 3.2 PLC 硬件系统的连接.12 3.3 灌装机的传动原理13 3.4 灌装机的重要硬件详解.13 3.4.1 灌装机的供瓶机构.13
9、3.4.2 瓶的升降机构13 3.4.3 灌装阀的功能14 4 汽水灌装机控制系统的软件设计 15 4.1 系统程序的指令介绍15 4.2 可编程序控制器 I/O 分配15 4.3 工作过程分析.16 4.3.1 正常灌装流程16 V 4.3.2 灌装出现次品的流程.19 4.3.3 次品捡出器 20 4.3.4 贮料缸的相关程序.22 5 监控程序的软件设计23 5.1 组态软件简介.23 5.1.1 组态软件的选择23 5.1.2 世纪星组态软件简介.23 5.1.3 世纪星软件组成23 5.2 组态画面的具体设计24 5.2.1 组态图形界面的设计.24 5.2.2 组态的变量设计25
10、5.2.3 应用程序命令语言编辑.26 5.2.4 动画连接.27 6 监控系统通信的实现29 6.1 通信连接.29 6.1.1 CPM2A 的通信连接方式29 6.1.2 CPM2A 的上位通信协议29 6.1.3 编写上位机通信程序.29 6.1.4 实现上位机对 PLC 的监控.30 6.2 计算机与 PLC 通信 30 6.3 世纪星与 PLC 通信 31 6.4 监控系统的现场调试32 6.4.1 PLC 系统的现场调试.32 6.4.2 上位计算机系统的现场调试32 结 论.34 致 谢.35 参考文献.36 附件 A.37 附录 B.45 附件 C.52 VI 附件 D.56
11、附件 E58 沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文 沈沈阳阳理理工工大大学学应应用用技技术术学学校校信信息息系系毕毕业业论论文文撰撰写写规规范范 一一、论论文文构构成成 毕业论文包括前置部分、正文部分、附录部分。具体构成如下: 封面 目录 中文摘要 英文摘要 插图索引(必要时) 附表索引(必要时) 符号、标号、缩略词、首字母缩写、单位、术语、名词等注释表(必要时) 前前置置部部分分 附附录录部部分分 附录 A(按模块将程序的主要源代码分别列出来) 附录 B B.1 B.1.1 B.1.2-B1.2.1 图 B1 表 B1 附录 C 图 1(或图 2.1) 图 2 引言或绪论 正文 结论 参考文
12、献 致谢 正正文文部部分分 1.1 1.2 1.3 1.3.1 1.3.2 1.3.2.1 1.3.2.2 表 1(或表 2.1) 表 2 章 1 节 条 款 毕业论文 1 绪 论 (1)灌装机械的发展与现状 随着现代科学技术的发展,人民生活水平的提高,人们的消费习惯也随之相应的 变化,同时对消费品的包装提出了更高的要求。而液态产品的包装在包装行业中占有 很大比例,这是由于液体包装涉及的行业广泛、品种繁多,如饮料方面的汽水、果汁、 牛奶、矿泉水、蒸馏水、啤酒、果酒等;调味品方面的酱油、醋、味精液、果酱等; 药品方面的针剂、糖浆、酊剂、气雾剂等;农药乳剂、化工产品的各种瓶装、化妆品 等,要满足日
13、益增长的液体产品的需要,就应大力发展液体产品的包装技术。 人类自从采用容器盛装液体以后,就产生了灌装方法。十九世纪末二十世纪初以 前,通常使用水罐、水杓进行人工灌装或直接将容器浸入液料中进行灌装,大约在 1980 年美国 Horix、Kiefer 和 U.S.BottLers 等三家公司开始制造容器灌装的机械装置。 第一台商业用灌装机是 Kiefer 公司制造;Horix 公司于 1920 年首次制造了重力灌装机, 用于灌装番茄酱,这家公司至今仍生产灌装机,二十年代初这几家公司着手生产回转 式灌装机,其中 U.S 公司制造的是纯真空灌装机,二十世纪以来。灌装机械工业发展 迅速,那时灌装的速度取
14、决于人工将瓶子对准灌装阀,等待瓶子灌装完毕所需的时间。 我国在解放前几乎没有灌装机械,灌装生产绝大部分处于手工操作,非常落后。 70 年代初,上海、北京、广州、青岛、烟台等地引进三十多条灌装线,其中有西德 Seitz 厂产品、意大利 Simonazi 公司、美国 Merer 公司、日本三菱公司,另外还有许多 罗马尼亚灌装线。随后,我国广东轻工机械厂、北京酿酒机械厂、上海化工机械厂等 许多家仿制了不少灌装线,初步改善了灌装生产的落后面貌,但灌装机械的发展与国 际先进水平的差距仍很大8。 (2)PLC 在工业中的应用情况 PLC (Programmable Logical Controller,可
15、编程序逻辑控制器)是以微处理器为 基础,综合了计算机和自动化技术而开发的新一代工业控制装置,按照 IEC(国际电 工协会)国标标准定义是,可编程序控制器又称 PC 或 PLC,它是以微型计算机为基 础的一种为用于工业环境而设计的数字式电子系统,这种系统用可编程序存储面向用 户指令的内部寄存器,完成规定的功能,如:逻辑、顺序、定时、计数、数字运算、 沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文 沈沈阳阳理理工工大大学学应应用用技技术术学学校校信信息息系系毕毕业业论论文文撰撰写写规规范范 一一、论论文文构构成成 毕业论文包括前置部分、正文部分、附录部分。具体构成如下: 封面 目录 中文摘要 英文摘要 插图
16、索引(必要时) 附表索引(必要时) 符号、标号、缩略词、首字母缩写、单位、术语、名词等注释表(必要时) 前前置置部部分分 附附录录部部分分 附录 A(按模块将程序的主要源代码分别列出来) 附录 B B.1 B.1.1 B.1.2-B1.2.1 图 B1 表 B1 附录 C 图 1(或图 2.1) 图 2 引言或绪论 正文 结论 参考文献 致谢 正正文文部部分分 1.1 1.2 1.3 1.3.1 1.3.2 1.3.2.1 1.3.2.2 表 1(或表 2.1) 表 2 章 1 节 条 款 毕业论文 2 数据处理等,通过数字量的输入、输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC 产品在 抗电磁、噪
17、声干扰、有害废气的腐蚀、高温、粉尘等方面有很高的能力,能直接和现 场各种单元、部件连接,坚固耐用,可靠性方面 PLC 的平均无故障时间可达 5 万小时 以上,操作与维修十分方便,功能日益扩大。因此,PLC 广泛的应用于许多工业领域, 当然技术的日新月异、突飞猛进是 PLC 迅速扩展市场的根本原因。我国应用 PLC 还处 于初级阶段,而且局限于钢铁、化工、汽车、机床、煤炭、电站等领域,其他行业的 应用尚未普及,中国尚有广阔的应用领域等待开拓。我国的饮料包装设备在许多方面 采用了 PLC,并取得了非常好的效果,但仍有许多不足与欠缺。 (3)我国灌装业的缺陷 我国的饮料包装设备还存在自动化程度低、速
18、度慢、破瓶率高、系统运行不稳定 等缺陷。随着集散控制系统的日益完善,PLC 在工业控制领域应用的日益广泛,使我 们利用先进控制技术改进自动汽水灌装机的控制系统,弥补其不足成为可能。 (4)汽水灌装机控制系统方案设想与优点 本课题的目的就是采用现代流行的先进控制技术,设计汽水的自动灌装控制系统, 通过软、硬件功能的组态实现汽水灌装机系统的自动化控制,表现在: (a)减少事故。通过监控系统,可以对生产线中各设备的运行情况进行周密监视, 发现异常,立即进行报警或停机,把事故控制在最小的范围内,从而提高运行的可靠 性。 (b)提高经济效益。实施灌装过程监控后,可以实现大型汽水灌装机控制系统的 全自动化
19、,提高生产效率。 (c)改善工作环境。实施监控后,值班人员坐在控制室就可以随时了解整个汽水 灌装机控制系统的运行情况,从以往人工操作、实时观察中解脱出来。 (5)论文的主要构成 本文第 1 部分对汽水灌装机控制系统的认识和灌装设备的介绍;第 2 部分介绍的 是汽水灌装机控制系统的工艺流程,首先介绍了汽水灌装机控制系统的工作过程和传 动原理,其次介绍了汽水灌装机控制系统的其他几个重要小部件;第 3 部分介绍的是 汽水灌装机控制系统的硬件设计,主要有 PLC 的选型和 PLC 的连接。第 4 部分介绍的 是汽水灌装机控制系统的软件设计,主要是对 PLC 软件和系统程序的设计进行介绍, 沈阳理工大学
20、应用技术学院学士学位论文 沈沈阳阳理理工工大大学学应应用用技技术术学学校校信信息息系系毕毕业业论论文文撰撰写写规规范范 一一、论论文文构构成成 毕业论文包括前置部分、正文部分、附录部分。具体构成如下: 封面 目录 中文摘要 英文摘要 插图索引(必要时) 附表索引(必要时) 符号、标号、缩略词、首字母缩写、单位、术语、名词等注释表(必要时) 前前置置部部分分 附附录录部部分分 附录 A(按模块将程序的主要源代码分别列出来) 附录 B B.1 B.1.1 B.1.2-B1.2.1 图 B1 表 B1 附录 C 图 1(或图 2.1) 图 2 引言或绪论 正文 结论 参考文献 致谢 正正文文部部分分
21、 1.1 1.2 1.3 1.3.1 1.3.2 1.3.2.1 1.3.2.2 表 1(或表 2.1) 表 2 章 1 节 条 款 毕业论文 3 并结合汽水灌装机控制系统的具体控制要求,对 I/O 进行分配;第 5 部分介绍的世纪 星组态画面的设计,首先对该软件进行了简单的介绍,然后结合 PLC 控制原理与程序 流程图,实现组态画面的控制。第 6 部分是监控系统通信的实现和系统现场的调试。 沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文 沈沈阳阳理理工工大大学学应应用用技技术术学学校校信信息息系系毕毕业业论论文文撰撰写写规规范范 一一、论论文文构构成成 毕业论文包括前置部分、正文部分、附录部分。具体构
22、成如下: 封面 目录 中文摘要 英文摘要 插图索引(必要时) 附表索引(必要时) 符号、标号、缩略词、首字母缩写、单位、术语、名词等注释表(必要时) 前前置置部部分分 附附录录部部分分 附录 A(按模块将程序的主要源代码分别列出来) 附录 B B.1 B.1.1 B.1.2-B1.2.1 图 B1 表 B1 附录 C 图 1(或图 2.1) 图 2 引言或绪论 正文 结论 参考文献 致谢 正正文文部部分分 1.1 1.2 1.3 1.3.1 1.3.2 1.3.2.1 1.3.2.2 表 1(或表 2.1) 表 2 章 1 节 条 款 毕业论文 4 1 灌装控制系统总体介绍 1.1 灌装机的主
23、要类型 按灌装瓶的主要运动形式分类 1.1.1 旋转型灌装机 待灌瓶由传送系统(一般经洗瓶机由输送带输入)或人工送入灌装机进瓶机构, 瓶子由灌装机转盘带动绕主立轴旋转运动进行连续灌装,转动近一周时瓶子己灌满, 然后由转盘送入压盖机进行压盖,如图 1.1 所示。 图 1.1 灌装过程的俯视图 这种灌装机在食品、饮料行业应用最广泛,如汽水、果汁、啤酒、牛奶的灌装, 此机主要由流体输送(即供料系统)、容器输送(即供瓶系统)、灌装阀、大转盘、 传动系统、机体、自控等部分所组成,其中灌装阀是保证灌装机能否正常工作的关键。 1.1.2 直线型灌装机 灌装瓶沿着平直的直线运动,进行成排灌装。如图 1.2,凡
24、送来一排空瓶由推瓶板 向前推送一次,到送至灌液管的下方时,阀门打开进行灌装,间歇进行操作。 沈阳理工大学应用技术学院学士学位论文 沈沈阳阳理理工工大大学学应应用用技技术术学学校校信信息息系系毕毕业业论论文文撰撰写写规规范范 一一、论论文文构构成成 毕业论文包括前置部分、正文部分、附录部分。具体构成如下: 封面 目录 中文摘要 英文摘要 插图索引(必要时) 附表索引(必要时) 符号、标号、缩略词、首字母缩写、单位、术语、名词等注释表(必要时) 前前置置部部分分 附附录录部部分分 附录 A(按模块将程序的主要源代码分别列出来) 附录 B B.1 B.1.1 B.1.2-B1.2.1 图 B1 表
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