基于PLC灌装机控制系统毕业论文


    基PLC灌装机控制系统毕业文

    PLC控制目前工业常动化控制方法控制方便够承受恶劣环境工业优单片机控制PLC传统继电器控制技术计算机技术通信技术融体专门工业控制设计具功强通灵活性高环境适应性强编程简单方便体积重量轻功耗低等系列优点工业应越越广泛
    文讲述编程控制器灌装机中控制方法原理采新检测方法实现整生产线动化 文详细述灌装机控制系统设计步骤通灌装机系统充分解行业现状出发点结合行业动控制技术应情况提出基PLC灌装机控制系统基结构编程控制器设计移阀开启破瓶检测破瓶捡出动压盖等程动控制简介绍组态软件模拟程进行详细叙述附灌装机控制系统组态画面系统设计中完成灌装机控制系统硬件配置软件方面设计利组态软件实现实时监控系统设计 采PLC控制生产线实现控制系统动化劳动生产率提高液体质量产量提高具深远意义

    关键词:灌装机控制系统编程控制器组态软件







    Abstract
    PLC control is the most commonly used industrial automation control methodbecause of its convenient control to withstand an adverse environmentit is better than MCU control technology computer and communication technologies are integrated specifically for industrial control and designhave store functioncommon flexiblehigh reliability and environmental adaptabilityand programming simpleeasy to use and small sizelight weighta series of lowpower advantages in industrial applications become more extensive
    This paper introduces briefly the programmable logical controller and the century star monitoring software uses in the 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 filling machine design steps is based on the selfindustry and the application of the other trade on autocontrol technique proposed the frame of the control system based on programmable logical controller Design the control system of the filling machine based on the programmable logical controller and designs the control system inspecting and picking out the broken bottle the simulation software of configuration briefly and describe simulation process in detail there are production line configuration screen This design completes the carbonated production line hardware configuration and software design and uses century star configuration software to monitor realtime system to achieve the image of the entire design image and practical Not only improve the labor productivity but also has farreaching significance of the improvement of quality and yield
    Keywords Carbonated filling machine control system Programmable Logical Controller Configuration software

    目 录
    摘 I
    Abstract II
    第1章 引 言 1
    11设计目意义 1
    12设计项目发展情况简介 2
    121 编程序逻辑控制器 2
    122 国灌装业缺陷 3
    13汽水灌装机控制系统方案设想优点 3
    14文构成 3
    第2章 灌装控制系统总体介绍 5
    21 灌装机类型 5
    211 旋转型灌装机 5
    212 直线型灌装机 5
    22 灌装基方法介绍 6
    33 灌装机灌装方式确定 7
    331 灌装机确定 7
    332 灌装方式确定 7
    第3章 汽水灌装机控制系统设计方案 9
    31 总体设计思路 9
    32 灌装机控制系统具体流程 9
    第4章 汽水灌装机控制系统硬件设计 11
    41 PLC选型 11
    411 选择PLC控制原 11
    412 PLC介绍 11
    413 PLC型号选择 12
    42 PLC硬件系统连接 13
    43 灌装机传动原理 14
    44 灌装机重硬件详解 15
    441 灌装机供瓶机构 15
    442 瓶升降机构 15
    443 灌装阀功 15
    第5章 汽水灌装机控制系统软件设计 17
    51 系统程序指令介绍 17
    52 编程序控制器IO分配 17
    53 工作程分析 18
    531 正常灌装流程 18
    532 灌装出现次品流程 21
    533 次品捡出器 22
    534 贮料缸相关程序 24
    第6章 监控程序软件设计 25
    61 组态软件简介 25
    611 组态软件选择 25
    612 世纪星组态软件简介 25
    613 世纪星软件组成 25
    62 组态画面具体设计 26
    621 组态图形界面设计 26
    622 组态变量设计 27
    623 应程序命令语言编辑 28
    624 动画连接 29
    第7章 监控系统通信实现 31
    71 通信连接 31
    711 CPM2A通信连接方式 31
    712 CPM2A位通信协议 31
    713 编写位机通信程序 31
    714 实现位机PLC监控 32
    72 计算机PLC通信 32
    73 世纪星PLC通信 33
    74 监控系统现场调试 34
    741 PLC系统现场调试 34
    742 位计算机系统现场调试 35
    结 36
    参考文献 37
    致 谢 38
    附录 组态运行效果图 39

    第1章 引 言
    11设计目意义
      着现代科学技术发展民生活水提高消费惯相应变化时消费品包装提出更高求液态产品包装包装行业中占例液体包装涉行业广泛品种繁饮料方面汽水果汁牛奶矿泉水蒸馏水啤酒果酒等调味品方面酱油醋味精液果酱等药品方面针剂糖浆酊剂气雾剂等农药乳剂化工产品种瓶装化妆品等满足日益增长液体产品需应力发展液体产品包装技术
    外国液体包装设备存动化程度低速度慢破瓶率高系统运行稳定等缺陷着集散控制系统日益完善PLC工业控制领域应日益广泛利先进控制技术改进灌装机控制系统弥补足成减少事通监控系统生产线中设备运行情况进行周密监视发现异常立进行报警停机事控制范围提高运行性提高济效益实施灌装程监控实现灌装机控制系统全动化提高生产效率改善工作环境实施监控值班员坐控制室时解整灌装机控制系统运行情况工操作实时观察中解脱出
    PLC具环境适应性强特性时部定时器资源十分丰富液体物体灌装机发展快早已工手动灌装发展实现机械动化灌装动化水日益提高着科技进步现越越PLC应灌装机系统中外PLC抗干扰力强性高编程简单性价高等优点广泛应种工业控制领域利PLC实现罐装机控制结构简化维护方便节约调整时间增加设备柔性时运行稳定1

    12设计项目发展情况简介
    类采容器盛装液体产生灌装方法十九世纪末二十世纪初前通常水罐水杓进行工灌装直接容器浸入液料中进行灌装约1980年美国HorixKieferUSBottLers等三家公司开始制造容器灌装机械装置第台商业灌装机Kiefer公司制造Horix公司1920年首次制造重力灌装机灌装番茄酱家公司生产灌装机二十年代初家公司着手生产回转式灌装机中US公司制造纯真空灌装机二十世纪灌装机械工业发展迅速时灌装速度取决工瓶子准灌装阀等瓶子灌装完毕需时间
    国解放前没灌装机械灌装生产绝部分处手工操作非常落70年代初海北京广州青岛烟台等引进三十条灌装线中西德Seitz厂产品意利Simonazi公司美国Merer公司日三菱公司外许罗马尼亚灌装线国广东轻工机械厂北京酿酒机械厂海化工机械厂等许家仿制少灌装线初步改善灌装生产落面貌灌装机械发展国际先进水差距
    121 编程序逻辑控制器
    PLC (Programmable Logical Controller编程序逻辑控制器)微处理器基础综合计算机动化技术开发新代工业控制装置IEC(国际电工协会)国标标准定义编程序控制器称PCPLC微型计算机基础种工业环境设计数字式电子系统种系统编程序存储面户指令部寄存器完成规定功:逻辑序定时计数数字运算数处理等通数字量输入输出控制种类型机械生产程PLC产品抗电磁噪声干扰害废气腐蚀高温粉尘等方面高力直接现场种单元部件连接坚固耐性方面PLC均障时间达5万时操作维修十分方便功日益扩PLC广泛应许工业领域然技术日新月异突飞猛进PLC迅速扩展市场根原国应PLC处初级阶段局限钢铁化工汽车机床煤炭电站等领域行业应尚未普中国尚广阔应领域等开拓国饮料包装设备许方面采PLC取非常效果许足欠缺
    122 国灌装业缺陷
    国饮料包装设备存动化程度低速度慢破瓶率高系统运行稳定等缺陷着集散控制系统日益完善PLC工业控制领域应日益广泛利先进控制技术改进动汽水灌装机控制系统弥补足成
    13汽水灌装机控制系统方案设想优点
      课题目采现代流行先进控制技术设计液体动灌装控制系统通软硬件功组态实现液体灌装机系统动化控制表现:
    (1)减少事通监控系统生产线中设备运行情况进行周密监视发现异常立进行报警停机事控制范围提高运行性
    (2)提高济效益实施灌装程监控实现型液体灌装机控制系统全动化提高生产效率
    (3)改善工作环境实施监控值班员坐控制室时解整液体灌装机控制系统运行情况工操作实时观察中解脱出
    14文构成
      文第1部分灌装机控制系统认识灌装设备介绍第2部分介绍汽水灌装机控制系统工艺流程首先介绍灌装机控制系统工作程传动原理次介绍灌装机控制系统重部件第3部分介绍灌装机控制系统硬件设计PLC选型PLC连接第4部分介绍灌装机控制系统软件设计PLC软件系统程序设计进行介绍结合灌装机控制系统具体控制求IO进行分配第5部分介绍世纪星组态画面设计首先该软件进行简单介绍然结合PLC控制原理程序流程图实现组态画面控制第6部分监控系统通信实现系统现场调试























    第2章 灌装控制系统总体介绍
    21 灌装机类型
     211 旋转型灌装机
    灌瓶传送系统(般洗瓶机输送带输入)工送入灌装机进瓶机构瓶子灌装机转盘带动绕立轴旋转运动进行连续灌装转动周时瓶子灌满然转盘送入压盖机进行压盖图21示

    图21 灌装程俯视图
    种灌装机食品饮料行业应广泛汽水果汁啤酒牛奶灌装机流体输送(供料系统)容器输送(供瓶系统)灌装阀转盘传动系统机体控等部分组成中灌装阀保证灌装机否正常工作关键
     212 直线型灌装机
    灌装瓶着直直线运动进行成排灌装图 22送排空瓶推瓶板前推送次送灌液方时阀门开进行灌装间歇进行操作

    I:定量灌装Ⅱ:盖Ⅲ:盖拧紧Ⅳ:贴商标Ⅴ:装盒装箱
    1:推瓶板2:限位拨盘31113:传送带4:传送盘5:瓶子6:盖机构
    7:料斗8:拧紧机构9:商标盒10:浆糊盒12:推料板14:贮液箱15:灌装
    图22 直线灌装机工作原理图
    种灌装机相旋转灌装机讲结构较简单制造方便占面积较间歇运动生产力提高受定限制般汽液料类灌装局限性较
    22 灌装基方法介绍
    种液体产品物理性质化学性质均相灌装程中产品特性保持变必须采灌装方法般灌装机常采列种灌装方法:
    (1)常压法
    常压法称纯重力法常压液料重流进包装容器部分流动含气液料法灌装例白酒果酒牛奶酱油醋等
    (2)等压法
    等压法称压力重力式灌装法高气压条件首先包装容器充气形成贮液箱相等气压然灌液料重流进包装容器种方法普遍含气饮料啤酒汽水汽酒等灌装采种方法灌装减少类产品中含CO2损失防止灌装程中量起泡影响产品质量定量精度
    (3)真空法
    真空法低气压条件进行灌装两种方式进行:
    (a)压差真空式
    贮液箱处常压包装容器抽气形成真空液料贮液箱灌容器间压差作产生流动完成灌装国种方法较常
    (b)重力真空式
    贮液箱处真空包装容器首先抽气形成贮液箱相等真空液料重流进包装容器结构较复杂国较少真空法灌装应面较广适灌装粘度稍液体物料油类糖浆等适灌装含维生素液体物料蔬菜汁果子汁等瓶形成真空意味着减少液料空气接触延长产品保质期真空法适灌装毒物料农药等减少毒性气体外溢改善劳动条件
    (4)压力法
    利机械压力气压灌物料挤入包装容器种方法灌装粘度较稠性物料例灌装番茄酱肉糜牙膏香脂等时汽水类软饮料灌装时汽水身气压直接灌入未充气等压瓶提高灌装速度形成泡沫汽水中胶体尚易消失灌装质量定影响
    33 灌装机灌装方式确定
     331 灌装机确定
    旋转式灌装机生产效率生产质量远远高直线型灌装机直线性灌装机旋转式灌装机设备更高效化动化节化天旋转式灌装机动灌装机生产力达分钟2000瓶设计采旋转式灌装机进行研究
     332 灌装方式确定
    灌装方式选择考虑液体身工艺性粘度重度含气性挥发性外必须考虑产品工艺求灌装机机械结构等综合素般食液料瓶装牛奶瓶装酒类碳酸饮料等采真空—等压法直接采等压法真空—等压法灌装前瓶抽取真空然充入CO2进行等压灌装减少灌装时酒料类液体含氧气量便延长产品保质期采较真空度—等压法更利采真空法灌装阀结构较简单液漏损失真空法较等压法需增加设备成氧气量碳酸饮料影响节方面考虑直接采等压灌装法
    碳酸饮料采等压灌装法效防止灌装程中C02气体损失等压灌装先瓶子中充气容器压力贮液缸压力相等贮液缸液体灌入容器贮液缸全封闭贮液室背压气室回气室三室组成贮液缸输送液体前先贮液缸通入压缩气体(菌空气CO2贮液缸气室保持定压力(0 1 ~0 9MPa )该气体压力必须等稍高液体物料中CO2溶解量饱压力饮料中CO2溶解等压灌装法减少CO2损失保持含气饮料质量防止灌装中量泛泡保证灌装计量准确系统设计中选等压灌装法















    第3章 汽水灌装机控制系统设计方案
    31 总体设计思路
    根求目前生产线具体情况结合目前先进装配系统设计方案确定总体设计思路采编程控制器(PLC)作控制系统控制元件传感器作检测元件构成生产控制系统台位计算机通通讯网络PLC相连生产线监控产品数记录处理整条液体灌装机控制系统台PLC灌装机次品捡出器指示灯等元件构成瓶子灌装机中次完成:1进气2进液回气3停止进液4排余液等4步骤时生产线种检测状态传感器全部接入PLC中PLC根传感器检测状态通编制程序控制整系统工作
    操作时PLC编制程序作系统工作条件通PLC开关指示灯等进行系统功操作监控系统工作程[9]
    32 灌装机控制系统具体流程
    系统采国际较先进灌装设备—旋转型全动灌装机设计灌装程:洗瓶机瓶子里外洗净检查传送带送入动灌装机限位机构根规定求定距离排列限位机构准确瓶送入瓶升降机构升降机构升降托盘顶起瓶子升瓶口卡住阀门定心罩时开移阀气门充气等压然开液门进行灌液灌液完毕进行压力释放然关闭液门气门完成述步瓶子升降机构立进入降滑道降滑道作升降托盘滑道强制降装瓶子降低位置转定角度瓶子进入传递轮子区域传递轮子退出送进行盖包装样完成整灌装工作工作循环程系统设计流程图图31示

    图31 系统设计流程图


    第4章 汽水灌装机控制系统硬件设计
    41 PLC选型
     411 选择PLC控制原
    编程控制器微处理器核心专计算机专工厂现场应环境设计利面户编程语言仅实现逻辑控制实现种序定时控制复杂闭环控制 利部量辅助继电器实现触点控制利控制性高稳定性抗干扰力强恶劣环境长时间间断运行编程容易维护工作量配通讯接口种模块特点作位机放动生产线工作现场完成种控制务正编程控制器优良特性加饮料灌装程中量序控制选PLC灌装设备进行控制
     412 PLC介绍
    编程控制器60年代末美国首先出现时编程逻辑控制器PLC(Programmable Logic Controller)目取代继电器执行逻辑判断计时计数等序控制功提出PLC概念美国通汽车公司
    PLC基设计思想计算机功完善灵活通等优点继电器控制系统简单易懂操作方便价格便宜等优点结合起控制器硬件标准通根实际应象控制容编成软件写入控制器户程序存储器控制器控象连接方便
    70年代中期PLC已广泛微处理器作中央处理器输入输出模块外围电路采中规模甚超规模集成电路时PLC已仅逻辑(Logic)判断功时具数处理PID调节数通信功
    国际电工委员会(IEC)颁布编程控制器标准草案中编程控制器作定义:编程控制器种数字运算操作电子系统专工业环境应设计采编程序存储器部存储执行逻辑运算序控制定时计数算术运算等操作指令通数字式模拟式输入输出控制种类型机械生产程编程控制器关外围设备易工业控制系统联成整体易扩充功设计[3]
    编程控制器户说种触点设备改变程序改变生产工艺目前编程控制器已成工厂动化强力工具广泛普推广应编程控制器面户专工业控制计算机具明显特点:
    (1)性高抗干扰力强:PLC采现代规模集成电路技术采严格生产工艺制造部电路采取先进抗干扰技术具高性时应软件中应者编入外围器件障诊断程序系统中PLC外电路设备获障诊断保护
    (2)编程直观简单:梯形图语言图形符号表达方式继电器电路图相接PLC少量开关量逻辑控制指令方便实现继电器电路功
    (3)适应性:PLC产品抗电磁噪声干扰害废气腐蚀高温粉尘等恶劣条件高力直接现场种单元相连接
    (4)功完善接口功强:逻辑处理功外现代PLC具完善数运算力种数字控制领域
    然计算机控制技术已产生PLC控制高性成低恶劣环境强适应力工业控制广泛应中保持优势[2]
    413 PLC型号选择
    设计选OMRON公司CPM2A型PLC基满足系统设计求
    日OMRON公司世界生产编程序控制器(PC)著名厂家OMRON中微型机具特色长中国市场占率位居前列国户中享较高声誉
    1999年OMRON推出CS1系列时型机方面相继推出CPM2ACP M2CCPM2AECQM1H等机型
    CPM2ACPM1A系列机型CPM2A功CPM1A新提升例CPM2A指令条数增加功增强执行速度加快扩展IO点数PC部器件数目程序容量数存储器容量等增加CPM2ACPU单元带RS232C口通信联网方面CPM1A改进少
    CPM2A基指令CPM1A相14种CPM2A应指令增加105种185条CPM2A工作速度明显加快基指令LD执行时间064us应指令MOV执行时间78us程序容量增加4096字读写DM增加2048字IO点数扩展120点部器件数目增加部辅助继电器区(IR)928位特殊继电器区(SR)448位定时器计数器256位辅助继电器区(AR)384位[1]
    42 PLC硬件系统连接
    系统采OMRONCPM2A型号PLC机12点输入8点输出汽水灌装机控制系统控制环节采位机位机组成位机直接控制汽水灌装机控制系统中设备工作运行位机负责系统工作运行状况进行监视中位机通COM端口RS232PLC相连进行通信PLC需先接入220V交流电源启动﹑停止钮限位开关通24V直流电源连接PLC输入端口系接线图图31示[4]

    图41 系统硬件连接图
    43 灌装机传动原理
    旋转型动灌装机动力电动机功率般1~3千瓦间电动机转速通常高灌装机转速分钟转满足灌装工作求传动需套合理变速系统
    灌装机采调速电机直接级变速种传动电机求高必须防尘防水等价格较贵
    旋转型灌装机传动部分求点:
    (1)传动稳
    机完成灌装务灌装机传送带进行进瓶出瓶准确灌装等求稳工作条件进行
    (2)传动系统结构简单
    传动系统简单方面减少功率消耗方面设备精度易达时维修方便
    外设计传动系统时考虑安装调试保养方便性满足体工程学求工带方便量缩短维修时间求便维修保养
    44 灌装机重硬件详解
     441 灌装机供瓶机构
    动灌装机中灌装工艺求准确灌瓶送入转盘升降机构托瓶台保证灌装机正常秩序工作关键般供瓶机构关键问题瓶连续输送瓶定时供
    常连续输送装置链带传送般采锈钢尼龙坦克链带减少链带瓶底间摩擦时设法链带加肥皂水便润滑
    洗瓶机出瓶子输送带送防止挤坏堵塞准确送入灌装机必须设法瓶子单保持适间距送进灌装机目前瓶子定时送般采分件供送螺杆拔盘式等限位机构
     442 瓶升降机构
    般旋转型灌装机中拔瓶轮送瓶子必须根灌装工作程需先瓶子升规定位置便进行灌装然灌满瓶子降规定位置便拔瓶轮送传送链带送走动作瓶升降机构完成瓶升降机构求:运行稳迅速准确安全结构简单
     443 灌装阀功
    灌装阀动灌装机执行机构体部件功根灌装工艺求快速度沟通切断贮液箱气室灌装容器间流体流动通道保证灌装工艺程利进行设计中采气动式移阀
    移阀结构:灌装阀组件液体阀注气气阀定心罩排气阀等组成
    功:瓶子通传递轮子进入灌装机接着瓶子着瓶子托盘开始升直瓶口卡入定心罩定心罩罐中预压密封然开启气阀瓶进行充CO2充CO2气缸加压产生压力取决瓶子材料通道程序汽水灌装程中CO2损失降低灌瓶中气压达贮液箱背压相等时液阀弹簧动开液门完成灌装种阀优点仅保证碎瓶时漏液保证瓶孔洞破瓶充气足时漏液灌装够稳定进行[5]













    第5章 汽水灌装机控制系统软件设计
    51 系统程序指令介绍
    (1)定时器指令(TIM)
    系统设计中十定时器控制瓶子灌装机部分计时工作定时器输入端OFF变ON时定时器开始工作直计时计数器设定值计时器前值00000计数器ON输入继续ON输出保持ON输入变OFF定时输出变OFF恢复原状态次系统设计定时器利功实现定时器复位功
    (2)计数器指令(CNT)
    系统设计中二计数器进行加数操作计数输入端(CP)信号OFF变ON时计数值加1时计数器值1相加直计数器前值计数器设定值时计数器ON计数复位端(R)ON时计数器OFF前返回初始设定值复位端采复位计数器计数计数器设定值时计数器值进行次清空计数输入(CP)复位(R)时时复位输入优先系统中计数器指令定时器指令编号重复两者数量512
    52 编程序控制器IO分配
    开关量IO模块选择:开关量IO模块直接关系IO点数少PLC应范围会产生影响选择时考虑点数外部电路性质结构电压形式范围等果源输入信号例钮行程开关等根现场PLC距离远选择电压高低输出模块起作PLC部低电控制信号隔离转换外部需输出信号驱动PLC外部负载选择时应注意模块外部接线方式输出电压额定限度外部输出点时接通影响选择输出方式等IO址分配目CPU模块够访问模块进行数交换进行IO址分配时特注意产生址突错误设计控制系统9输入点13输出点IO分配表51示[4]


    表51 系统IO明细表
    输入址
    输入设备
    输出址
    输出设备
    00000
    灌装机传递轮子启动钮
    01002
    传递轮子灌装机启动
    00001
    传送带启动钮
    01003
    进瓶传送带启动
    00002
    灌装机瓶子托盘压力检测器
    01004
    瓶子托盘升
    00003
    定心中罩压力检测器
    01005
    气阀开
    00004
    气阀气压检测器
    01006
    灌装阀开
    00005
    系统停止钮
    01007
    瓶子托盘降
    00006
    次品捡出器压力检测器
    01008
    次品提示灯亮
    00007
    低液压力检测器
    01009
    次品捡出器启动
    00008
    高液压力检测器
    01010
    次品传送带启动


    01011
    进料阀门开


    01012
    回气启动


    01013
    压盖机启动


    01014
    包装机启动
    53 工作程分析
    设计选择旋转式灌装机旋转式灌装机第部分已做详细介绍里进行介绍
    灌装方式选择等压灌装法等压法灌装工艺程:1进气2进液回气3停止进液4排余液
     531 正常灌装流程
    (1)灌装机启动钮(000)传递轮子(限位作瓶子相间距进入灌装机)灌装机启动(20000)灌装机启动前提传送带启动钮(001)灌装机进瓶传送带启动(20001)处作防止灌装机启动前便瓶子进入传送带造成拥挤堆叠防止送瓶出错梯形图图51示

    图51 灌装机传送带启动环节
    (2)瓶子进入传送带通传递轮子瓶子等间距送入瓶子托盘升降机构托盘检测压力(002)托盘活塞托盘升降机构压力托盘开始带着瓶子升(20002)升时间6S(tim000)梯形图图52示

    图52 瓶子托盘升环节
    (3)托盘升6S果注液口定心中罩检测压力(003)托盘停止升然6S时间时气阀开开始瓶子充CO2充气时间6S程应图410中T2充气环节启动充CO2条件2条:(1)托盘升时间6S(2)注液口中罩检测压力实现爆瓶瓶充气梯形图图53示

    图53 瓶充CO2环节
    (4)充气时间6S气阀检测气压(004)停止充CO26S时液阀开启(2004)开始灌装灌装时间6S启动灌装条件2条:(1)充气时间6S(2)气阀检测瓶子外气压实现破瓶灌液程应图410中T3灌装环节梯形图图54示

    图54 灌装环节
    (5)灌装完毕(tim002)托盘开始降(20005)降程中时关闭液阀回气工作(20103)开启排气余液操作降完毕瓶子转定角度传递轮子送出时瓶子托盘前继续行进进入循环程应图55中T4托盘降环节

    图55 排气余液环节
      532 灌装出现次品流程
    (1)次品爆瓶时
    (接正常灌装流程(2)步骤) 托盘时间升6S时注液口定心中罩没检测压力(瓶子爆瓶高度足)托盘开始降(20006)时次品提示灯亮托盘降时间6S(tim005)降完毕托盘等进入次循环时次品检出器启动(详见方次品捡出器介绍)梯形图图56示

    图56处理爆瓶环节


    (2)次品破瓶时
    (接正常灌装流程(3)步骤)充气时间6S时气阀没检测气压(破瓶CO2充满)停止充CO2时瓶子托盘开始降(20007) 次品提示灯亮托盘降时间6S(tim006)降完毕托盘等进入次循环时次品检出器启动(详见方次品捡出器介绍)梯形图图57示

    图57 处理破瓶环节
      533 次品捡出器
    (1)次品捡出器相关介绍
    图58瓶子升瓶子底离转盘定距离系统设计次品检出器层位

    图58 瓶子灌装程中展开示意图
    图59 系统设计灌装机托盘T1耗时6ST2耗时6ST3耗时6S次品捡出器设D处外围


    图59 旋转灌装机工作循环图
      (a)正常灌装时瓶子A点着托盘开始升达B时气阀开启开始充CO2充气正常瓶子达C点时开启液阀开始灌装达D点灌装完毕开始降正常灌装时D点时瓶子方
      (b)出现爆瓶时B点瓶子着托盘开始降C点瓶子降完成出现破瓶出现时C点瓶子着托盘开始降D点瓶子降低处出现爆瓶破瓶时D点瓶子会次品检出器捡出
    (2)次品捡出器相关程序
    次品捡出器启动果次品捡出时间(tim110)没检测次品压力tim110时间次品捡出器停止
    果次品捡出时间(tim110)检测次品压力停止tim110计时开启tim009次品送出梯形图图510示

    图510 次品捡出器工作环节
      534 贮料缸相关程序
      低液位传感器检测压力时进料阀门开开始加料高液位传感器检测压力时进料阀关闭保证生产效率贮料缸补充原料时灌装系统应该停止贮料缸程序做单独程序梯形图图511示

    图511 贮料缸环节



    第6章 监控程序软件设计
    61 组态软件简介
     611 组态软件选择
    目前动化控制方面软件品种繁组成部分异组态软件系统理梯形图生成计算公式生成(结构化文语言生成)历史库生成图形生成报表生成等构成利系统理组态定义系统硬件配置硬件配置确定进行面组态
    选择性优良组态软件整控制理系统成功开发方便调试运行关重北京世纪长秋软件限公司推出世纪星722版成功应众领域鉴北京世纪长秋软件限公司世纪星组态软件较易掌握拥良口碑设计开发灌装监控画面流程时采世纪星722版
     612 世纪星组态软件简介
    世纪星组态软件全称世纪星通工业动化监控组态软件PC机开发智型机接(HMI)软件系统Windows 982000NT 中文操作系统台全中文界面
    世纪星组态软件北京世纪长秋科技限公司投资开发太极计算机公司清华学中科院等单位参世纪星组态软件核心模块开发研制工作开发设计程中采国际先进组态理念吸收前国外先进组态软件优秀成果满足方便户思想指导采系列独特技术产品面市场年时间里许成功应实例[1]
     613 世纪星软件组成
    世纪星组态软件开发系统运行系统两部分组成开发系统运行系统独立Windows 32位应程序均单独两者相互存开发系统中设计开发工程画面应程序必须运行系统中运行
    世纪星组态软件开发系统应程序集成开发环境开发者环境中完成工况画面设计 数库定义动画连接设备安装命令语言编写等开发系统具先进完善图形生成功数库中种数类型应控制象特性数报警趋势曲线历史数记录安全防范等重功简单操作方法
    世纪星组态软件运行系统实时运行环境显示画面开发系统中建立动画图形画面负责数库IO服务程序数交换通实时数库理工业控制象采集种数 数变化动画方式形象表示出时完成报警历史数记录趋势曲线等监视功
    62 组态画面具体设计
    世纪星722版开发系统应程序集成开发环境环境完成界面设计数库构造动画连接定义等应程序制作程:
    (1)设计灌装程监控图形界面
      (2)系统设计中变量写入变量数库
      (3)应程序命令语言编辑中编写相关汇编语言
      (4)监控图形界面中图形建立动画连接
      (5)运行调试
     621 组态图形界面设计
    设计图形界面抽象图形画面模拟实际灌装程相应灌装设备构造数库创建具体数库数库中变量反映工控象种属性灌装机贮液缸液位动画连接动画模拟工业现场设备运行情况运行调试世纪星组态软件仿真PLC提供现场模拟数确保动态点处正确连接状态
    汽水灌装机控制系统流程画面根灌装工艺程工艺求抽象图形画面模拟实际灌装程相应灌装设备显示动态信息特工艺参数方便操作员时掌握现场情况发现问题时解决问题根碳酸饮料灌装工艺灌装机前方洗瓶机洗瓶机出瓶子达灌装机机器旋转程中完成空瓶升充气进液回气排余液降送出等系列程设计出现次品时次品捡出工作环节组态画面严格根系统动控制求结合控制流程图画出具体汽水灌装机控制系统动态画面图61示该动态画面设计设计美观形象逼真等特点实物完整绘制出

    图61 灌装系统组态图形界面
     622 组态变量设计
    变量数库称变量字典世纪星组态软件核心实时数库干变量集合数库中变量包括变量名数类型变量取值范围前值连接设备(IO 类型变量)等运行时系统维护实时数库功模块机访问数库
    运行系统中数库中保存系统变量实时数运行系统时数库中数输入数汽水灌装机控制系统工作现场传送数进行实时处理数送回汽水灌装机控制系统工作现场时更新变量数库中变量实时数系统存型变量存实数变量存离散变量2种变量定义图52示

    图62 灌装控制系统变量定义
     623 应程序命令语言编辑
    系统设计求通定义变量编写程序实现生产环节应瓶子运行状态设计中世纪星特殊功定义动画连接时支持连接表达式外允许定义类似C语言命令语言驱动应程序动控制系统连接表达式时应程序命令语言控制系统状态系统更加灵活系统组态编程图63示

    图63 灌装控制系统组态编程
     624 动画连接
    动画连接建立画面图素数库变量应关系样灌装系统中数贮料缸液位瓶子数等变化时通IO接口引起实时数库中变量变化动画连接引入机接口软件次突破程序员重复图形编程中解放出程序员提供标准工控图形界面增强图形显示效果
    动画连接步骤:首先组态图形界面中双击想进行动画连接图形出现图64操作界面

    图64 动画连接操作界面
    次该操作界面中选择想进行移动方式水空白处填入应表达式确定水方移动距离图65示

    图65 动画连接举例图
    图65中表达式生产线移动6应程序命令语言中应程序:
    IF (传输工序6) && (启动生产线1)&&(产品质量0)&&(产品质量10) THEN
    生产线移动6生产线移动6+2
    IF 生产线移动6>300 THEN
    生产线移动6300
    传输工序0
    传输工序6启动生产线1产品质量0产品质量104条件时成立时生产线移动6扫描周期次加2直满足生产线移动6300时停止加2应图形移动该图形扫描周期次左移动2象素直移动300象素时停止移动


    第7章 监控系统通信实现
    71 通信连接
     711 CPM2A通信连接方式
    CPM2A三种通信联系方式:位连接系统位连接系统ComPoBus通信系统工厂动化系统中常三种系统复合起起实现工厂动化系统求级功复合型PLC网络中位链接系统处高位负责整系统监控优化位机CMP2A通信两种方式:位机命令PLC通信命令位机命令方式位机处动命令位机发PLC采位机命令方式方便实现位机PLC监控
     712 CPM2A位通信协议
    CPM2A数帧格式发送正文122字符命令块容帧时起始帧中间帧结果帧组成起始帧131字符中间帧结束帧128字符起始帧设备号命令码正文 FCS分界符构成中间帧正文FCS分界符组成结束帧正文FCS结束符组成位机发送完帧收PLC发回分界符发送帧
    命令块中校验码FCS8位二进制数转换成2位ASCⅡ字符8位数帧数中校验码前字符ASCⅡ码位连续异结果转换成字符时8位十六进制数转换成应数字字符PLC接收位机发送命令帧动产生响应块响应码表示位机命令出错信息响应码00表示PLC正常完成位机命令
     713 编写位机通信程序
    位链接系统中通信般位机发起PLC标准通信进行连接位机PLC发送操作指令PLC指令执行相应操作时位机返回数串口通信流程图71示

    图71 通信流程
     714 实现位机PLC监控
    编写通信程序建立位机PLC连接PLC工作方式通读指令读取PLC状态PLC进行监视PLC工作方式监视情况通位机PLC进行控制需位机实施控制系统里面PLC必须设置监视工作方式
    72 计算机PLC通信
      面提组态监控软件户提供简捷易控制操作台安装组态软件直观系统正运行阶段更简单系统进行控制需操作员系统深入解仅提高系统广泛应性提高操作员安全性
    组态软件PLC运行起监控作PLC计算机间必须实现联接通讯首先设备安装导中安装相应型号PLC然通设备驱动中串口参数设定相应串口进行参数设定实现计算机PLC联接串口选COM2中波特率选9600数位设7停止位设2奇偶校验采偶校验通讯方式选择RS232通讯超时定500ms样完成计算机PLC间联接通讯
    位机够通PLC监控层设备状态实现位机PLC间通信般工业控制中采RS232C实现位机首先PLC发送查询数指令(实际查询PLC中端子状态DM区值等)PLC接收位指令进行校验(FCS校验码)否正确果正确位机传送数(包含首尾校验字节)否PLC拒绝位机传送数位接收PLC传送数判断正确否果正确接收否拒绝接收
    世纪星系统PLC进行通信需通信驱动程序现PLC进行通信位机通RS232C位机通信已完成组态图形显示系统运行状态发出控制命令控制该系统运行监视处理位机位机传递设备实时状态接受执行位机实时控制指令位机通信中断情况PLC独立通控制继电器接触器等电气元件实现现场设备控制
    世纪星采欧姆龙Host Link协议通串口实现PLC计算机数交换世纪星位机作外部设备开发程中根设备配置导提示步步完成连接程运行期间世纪星通驱动程序外部设备进行数交换包括采集数发送数指令驱动程序COM象种方式通信程序世纪星构成完整系统保证运行系统高效率系统安全稳定
    73 世纪星PLC通信
    串行通讯方式世纪星PLC间常种数交换方式串行通讯方式世纪星计算机串口IO设备通RS232串行通讯电缆连接世纪星计算机串口果您计算机拥串口您时IO设备世纪星32串口设备相连简单情况世纪星计算机IO设备相连IO设备标准RS232电缆计算机机面串口连接图62示

    图72 世纪星PLC相连
    外部控制部分完成更清楚直观见程序运行程系统现处状态需组态监控软件帮助完成点
    世纪星PLC通信先世纪星完成PLC新设备添加首先选择设备安装导→PLC→欧姆龙→HOST LINK协议→串口单击步→完成驱动设备理里添加新PLC设备采PPI通信方式完成PLC设备添加变量字典里找事先定义IO离散型变量选择新设备栏找应寄存器类型填写通道号序号完成整汽水灌装机控制系统设备连接起运行正常通信畅[10]
    74 监控系统现场调试
     741 PLC系统现场调试
    准备阶段:保证期完成务改造前期工作做细致准备工作首先工期进度设计制造新控制柜机械改造部分元件加工编制PLC控制程序编制程序传送PLC中
    现场调试:全部控制柜安装接线完成首先进行PLC IO测试PLC系统中输入输出点进行逐手工测试检测传感器AD转换模块进行测试校准工作全部测试完成进行联机调试工作操作均手动情况进行单独检测方法检测环节进行合格合格选择观察检测汽水瓶子运行情况调整计数器复位接线显示数系统设计运行汽水瓶子数致
    742 位计算机系统现场调试
    位计算机调试工作影响生产线生产调试停产结束生产线启动进行首先进行PLC通信测试进行板卡数测试进行测试联机调试工作
    位计算机监控系统联机调试完成实际生产求统计瓶子原材料总数灌装成品数计划统计出成品占生产出总数例计算液体生产成供理员系统进行监控企业理12











    课题实际应角度出发综合国液体包装设备现状存问题针灌装生产设备生产率低动化程度低缺乏实时监控等缺陷利现较完善控制方式提出基PLC汽水灌装机控制系统系统功进行详描述根生产现场实际需进行相应软硬件设计
      课题着重全动等压灌装机研究控制部分实现做工作:
      (1)利工控软件—世纪星组态开发系统开发汽水灌装机控制系统监控界面(包括:灌装生产监测参数设定运行情况)利世纪星部仿真PLC实现监控画面动态连接
      (2)利OMRON系列PLC编程控制器通软件编写实现灌装机气阀开启关闭液阀关闭开启破瓶检测破瓶捡出动压盖等模拟实验加验证
    验足程序存部分加研究开发:灌装机贮液缸液位压力控制方面相关程序偏简单果加入计算机控制系统较成熟控制方法—PID调节技术进行控制会更
    水限做研究开发工作够深入希够位老师批评指正





    参考文献
    [1] 漆汉洪PLC电气控制技术北京[M]北京:机械工业出版社200750~120
    [2] 世纪星组态软件72户手册[Z]北京世纪佳诺科技限公司 200035~162
    [3] 林峰编程控制器原理应[M]高等教育出版社 1994
    [4] 田瑞庭编程控制器应技术[M]机械工业出版社 1994
    [5] 庆广编程控制器原理系统设计[M]清华学出版社 2004
    [6] 宋尔涛杨仲林包装动控制原理程动化[M]印刷工业出版社 1998
    [7] 王冬梅啤酒生产流水线动控制系统研究开发[D]西安理工学硕士文 2001
    [8] 高德包装机械设计[M]化学工业出版社 2015
    [9] 亚文国饮料灌装线现状发展趋势[J]中国包装报 200978~99
    [10] 邢海龙夏田灌装机PLC控制系统设计研究[J]化工动化仪表 200803期 
    [11]海海运学院学报[J] 200352~58SS
    [12]Filling machine turns up the juice [J] Machine Design 392006 Vol 78 Issue 5

     





    致 谢
    课题XX老师悉心指导完成XX老师仅学业循循善诱诲倦师表严谨治学态度高深学术造诣受益匪浅XX老师敏锐学术洞察力严谨治学态度学学期间受益匪浅
    原毕业设计容懵懂逐渐发展现毕业设计容完全认知完全XX老师帮助完成老师指导避免许盲目查询避开许错误认识迷茫中找突破口迅速正确找次毕业设计定位点继展开PLC程序编写调试老师指导三次程序调试利完成系统控制求世纪星组态软件接触新课程完全摸索杜明娟老师点拨短时间迅速掌握门软件利完成灌装机控制系统组态画面设计基实现画面实时性逼真性
    课题完成程中老师学帮助表示衷心感谢
    时感谢学4年教育位老师动化坚实基础正种基础利完成毕业设计感谢学学期间夕相处学身学宝贵东西表示深深谢意
    感谢母校培养祝愿母校蒸蒸日未取更高层次发展









    附录 组态运行效果图





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    文档贡献者

    z***u

    贡献于2019-04-17

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