工 程 学 院
毕业设计（文）
机械电气工程 学院 机械电子工程 专业
毕业设计(文)题目 基PLC控制液体罐装机系统（西门子）
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完 成 日 期 年 月 日
基PLC控制液体罐装机系统（西门子）
Liquid filling Machine Control system based on PLC
总计 毕业设计（文） 41 页
表 格 2
插 图 22 幅
摘
目前工业动化程度求越越高环境灌装食品安全求越越高灌装出食品整齐美观具良包装质量求灌装机具精确动作定位精度较高生产率定柔性灌装机控制求越越高传统继电器已满足现代生产求研制高效济定柔性新型灌装机械非常迫切文利PLC功特点设计出款饮料灌装生产流水线控制系统西门子S7200PLC传感器继电器等采 PLC 动控制力特点样生产程中需控制设计 S7200系列 PLC 基础灌装机控制系统硬件设计包括控制系统硬件配置输入输出点分配计数显示PLC外部接线图绘制软件设计包括梯形图语句表设计控制系统流程图绘制
关键词：工业控制 PLC IO端口分配表 灌装机
ABSTRACT
Are increasingly demanding in the current industrial automation environment safety requirements for filling food more and more high in order to make filling out of food and tidy beautiful and has a good packing quality request the filler has accurate action positioning accuracy and higher productivity and a flexible therefore to the control requirement of the filling machine is more and more high The traditional relay already cannot satisfy the requirement of modern production So efficient economic and a flexible new type filling machine is very urgent The functions and characteristics based on PLC has devised a beverage filling production line control system Mainly using the Siemens S7200 PLC sensor relay etc PLC is to use the automatic control ability good characteristics of it so that we can in the process of production control without someone Was designed based on the S7200 series PLC of the filler control system the hardware design including the hardware configuration of the control system input and output point distribution counting PLC external wiring diagram and the drawing of display Software design including the ladder diagram the statement table design drawing and flow chart of control system
Keywords Industrial control PLC IO port allocation table Filling machine
目录
摘 I
ABSTRACT II
第章 引言 1
11文研究背景意义 1
12液体灌装技术国外研究现状 1
第二章 灌装机控制系统总体介绍 3
21灌装机类型 3
211旋转型灌装机 3
212直线型灌装机 4
22灌装基方法介绍 4
23灌装机灌装方式确定 5
231灌装机确定 5
232灌装方式确定 5
第三章 灌装机PLC系统介绍 7
31设计容 7
32 PLC组成工作原理 7
33 PLC特点应 9
34 系统性设计 11
第四章 灌装机PLC控制系统设计 13
41 PLC选型 13
42控制流程图 15
43程序梯形图编制 16
第五章 灌装机PLC控制系统组态设计 25
51组态软件选择 25
511西门子PLC组态软件通讯方式 25
52组态画面设计 28
结语 30
参考文献 31
附录 32
第章 引言
11文研究背景意义
济迅速增长包装品市场份额求越越样意味着技术层面制造方面需破新局面
包装机械国外先进技术相国灌装生产设计加工制造水等方面均存较差距设计方面国灌装机关键零部件处仿制阶段特高速灌装设计力国外先进技术存较差距加工制造方面国灌装设备制造企业生产整套灌装线设备基满足需求产品规格齐全灌装速度集中中低两层次动化水控制水低先进技术应较少设备质量稳定性灌装精确性等方面国外进口设备相存定距离表现灌装机生产企业规模部分企业技术生产线先进部分通引进国外技术产品改进
PLC灌装机中实现控制功相关研究文献报道中PLC灌装机进行控制研究见难根具体情况正确选择参数进行系统控制难满足提高质量效率降低成求动控制技术电力电子技术检测技术信息技术断发展液体灌装机构动化水需越越高提高动化水仅提高效率产品质量时保证工身安全提高产品质量缩短生产周期应产品迅速更新换代求产品生产正缩短生产周期降低成提高生产资料等方发展综述着节约资金降低成提高生产效率保障身安全情况灌装设备进行动化设计
课题灌装计数二合体液体灌装机进行控制系统研究设计样技术改型灌装机械设备提高灌装机械设备稳定性精确度够实现灌装动化生产科学化理
12液体灌装技术国外研究现状
灌装机控制系统作灌装机核心国外灌装机发展日趋成熟国灌装机设计制造水设备性国外相存较差距年国灌装机制造企业然引进国外设备国加仿制消化吸收国外先进技术开发国灌装设备
产品结构国灌装机国外灌装机产品质量差距表现产品性低稳定性性差外观造型美观国外灌装机电气元件选较优良国灌装机选元器件中较质量差寿命短性低整体产品质量受影响国产灌装机机械性较落速度慢稳定性差灌装精度低外设备表面加工工艺存较差造价产品开发国产品基停留仿制阶段缺少研发基科研费投入销售额1国外高达10
国外美国日德国英国意利液体灌装制造水高液体灌装技术趋完善表现生产高速化设备功化控制智化设备结构合理化等产品呈现出方面发展新动
高效稳定更具灵活性机器装配弹性包装机器特点智化机器设备稳定性性重指标该设备规范包装工业技术蓬勃发展欧美国家指定确保行性制定出相应指标准
现国该类设备计量式着低速低精度等缺点文设计灌装动检测装罐计数灌装机目低成高效率高精度通检测灌装瓶实现动灌装灌装效率提高
液体灌装机灌装原理分常压灌装机灌装机真空压力灌装机啤酒灌装例压盖压力较高填充方法常压充液储存钢瓶压力瓶压力啤酒瓶压力
国外技术实现灌装线基：回转酒缸旋转运动放酒钢槽空瓶通机械固定E酒钢真空阀门开启关闭处理真空瓶拍砖干运行开瓶子灌装CO2气体阀真空凸轮开真空值瓶子空气二氧化碳气体混合开阀门次二氧化碳气体瓶灌装灌装阀压力阀瓶接背压气体压力操作恩九叶瓶壁进入瓶通气动电气控制灌装阀实现啤酒灌装
国际先进啤酒灌装压盖机控制系统光电开关位置检测部分走瓶酒钢高速部分PLC控制触摸屏等部件灌装机机械结构密封编程控制装置变频级调速机界面等现代全动控制技术机电体化结合
第二章 灌装机控制系统总体介绍
液体灌装机洗液护理液口服液消毒液洗眼液营养液酒水注射液农药医药香水食油润滑油特殊行业液体灌装
21灌装机类型
灌装瓶运动形式分类：旋转型（图21）直线型（图22）
211旋转型灌装机
（b）图
（a）图
图21旋转型灌装机
旋转灌装机图21（b）图灌瓶传送系统（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压盖机进行压盖灌装程俯视图图21（a）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
包装容器灌装瓶工位直线式间接运动工位间歇时完成灌装机器称直线型灌装机该机着直直线运动停歇时进行成排灌装图22（a）图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参考直线灌装机工作原理图22（b）图
图22直线型灌装机
2
（b）图
（a）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
23灌装机灌装方式确定
231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设计采直线式灌装机进行研究研究否起推动改进作
232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CO2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
液体灌装机般流程装空瓶箱子堆放托盘输送带送卸托盘机托盘逐卸箱子输送带送卸箱机中空瓶箱子中取出空箱输送带送洗箱机清洗干净输送装箱机旁便盛饮料瓶子装入中卸箱机取出空瓶条输送带送入洗瓶机消毒清洗瓶子检验机检验符合清洁标准进入灌装机封盖机液体灌装机装入瓶中装液体瓶子封盖机加盖封住输送贴标机贴标贴标签送装箱机装入箱中送堆托盘机堆放托盘送入仓库
第三章 灌装机PLC系统介绍
31设计容
饮料灌装机PLC控制系统设计：
（1） 系统通开关设定动手动两种操作模式启动传送带驱动电机启动直保持停止开关动作罐装设备传感器检测瓶子时停止瓶子装满饮料传送带驱动电机必须动启动保持检测瓶子停止开关动作
（2） 瓶子定位罐装设备时停顿1秒罐装设备开始工作罐装程5秒钟罐装程应报警显示55秒停止显示报警
（3）两传感器干加法器检测记录空瓶数满瓶数旦系统启动必须记录空瓶数满瓶数设超99999999瓶
（4）手动计数值清零（复位）
32 PLC组成工作原理
PLC 英文全称Programmable Logic Controller 中文全称编程逻辑控制器定义种数字运算操作电子系统专工业环境应设计采类编程存储器部存储程序执行逻辑运算序控制定时计数算术操作等面户指令通数字模拟式输入输出控制种机械生产程
PLC硬件中央处理器电源输出组件输入组件输入输出编程器六部分构成部分简述：
中央处理器（ Central Processor Unit 简称CPU）：编程序控制器心脏部分CPU 微处理器（Microprocessor）存储实际控制逻辑程序存储器存储数变量数储器构成
电源 （Power Supply）：中央处理器提供必需工作电源 输入组件（Inputs）：输入组件功操作开关现场信号送中央处理器现场信号开关量模拟量针某特定目特殊变量 输出组件（Outputs）：输出组件接收CPU 控制信号转换成电压电流等现场执行机构接收信号传送控制命令现场设备执行器
输入输出（简称IO）编程序控制器手脚者作系统眼睛视觉输入信号包括扭开关限位开关接开关光电传感器热电偶热电阻位置检测开关编码器等输出信号包括继电器指示灯显示器电机启动等直流交流设备
编程器（Programmer）：正常情况编程器系统初始状态配置控制逻辑程序编制加载系统操作编程器控制程序调试控制系统障时作检查障效工具
PLC采循环扫描工作方式序扫描断循环种工作方式系统软件控制进行PLC运行时CPU根户控制求编写存户存储器中程序序号作周期性程序循环扫描程序第条指令开始逐条序执行户程序直程序结束然重新返回第条指令开始次扫描周复始
图31 PLC循环扫描工作图
实际PLC扫描工作执行户程序外完成工作整工作程分诊断通讯服务输入处理输出处理程序执行五阶段图31：
33 PLC特点应
现代工业生产复杂样控制求相编程序控制器出现受广工程技术员欢迎特点：
(1)抗干扰力强性高 微机然具强功抗干扰力差工业现场电磁干扰电源波动机械振动温度湿度变化般通微机正常工作PLC 电子线路机械结构软件结构吸取生产厂家长期积累工业控制验模块均采规模超规模集成电路I／0 系统设计完善通道保护信号调理电路结构耐热防潮防尘抗震等精确考虑硬件采隔离屏蔽滤波接等抗干扰措施软件采数字滤波等抗干扰障诊断措施PLC 具较高抗干扰力PLC 均障时间通常万时般微机拟 继电器—接触器控制系统较抗干扰力量机械触点设备连线复杂触点开闭时易受电弧损害寿命短系统性差PLC 采微电子技术量开关动作触点电子存储器件完成部分继电器繁杂连线软件程序取代寿命长性提高
(2)控制系统结构简单通性强PLC 外围模块品种种组件灵活组合成种求控制系统PLC 构成控制系统中需PLC 端子接入相应输入输出信号线需诸继电器类物理器件量繁杂硬接线线路需变更控制系统功时编程器线离线修改程序PLC 装置控制象输入输出组件应软件PLC 输入输出直接交流220 V直流24V 等强电相连较强带负载力
(3)编程方便易PLC 面户设备PLC 设计者充分考虑现场工程技术员技惯PLC 程序编制采梯形图面工业控制简单指令形式梯形图继电器原理图相类似种编程语言形象直观容易掌握需专门计算机知识语言具定电工工艺知识员短时间学会
(5)功完善PLC 输入输出系统功完善性够适应种形式性质开关量模拟量输入输出采微处理器够方便实现定时计数锁存较跳转强制IO 等诸功仅具逻辑运算算术运算数制转换序控制功具备模拟运算显示监控印报表生成功外微机系统控制设备组成分布式分散式控制系统实现成组数传送矩阵运算闭环控制排序查表函数运算快速中断等功PLC 具极强适应性够满足种类型控制需
目前PLC国外已广泛应钢铁石油化工电力建材机械制造汽车轻纺交通运输环保文化娱乐等行业情况致纳类
(1)开关量逻辑控制PLC基广泛应领域取代传统继电器电路实现逻辑控制序控制单台设备控制机群控动化流水线注塑机印刷机订书机械组合机床磨床包装生产线电镀流水线等
(2)模拟量控制工业生产程中许连续变化量温度压力流量液位速度等模拟量编程控制器处理模拟量必须实现模拟量（Analog）数字量（Digital）间AD转换DA转换PLC厂家生产配套ADDA转换模块编程控制器模拟量控制
(3)运动控制PLC圆周运动直线运动控制控制机构配置说早期直接开关量IO模块连接位置传感器执行机构现般专运动控制模块驱动步进电机伺服电机单轴轴位置控制模块世界PLC厂家产品运动控制功广泛种机械机床机器电梯等场合
(4)程控制程控制指温度压力流量等模拟量闭环控制作工业控制计算机PLC编制种样控制算法程序完成闭环控制PID调节般闭环控制系统中较调节方法中型PLCPID模块目前许型PLC具功模块PID处理般运行专PID子程序程控制冶金化工热处理锅炉控制等场合非常广泛应
(5)数处理现代PLC具数学运算（含矩阵运算函数运算逻辑运算）数传送数转换排序查表位操作等功完成数采集分析处理数存储存储器中参考值较完成定控制操作利通信功传送智装置印制表数处理般型控制系统控制柔性制造系统程控制系统造纸冶金食品工业中型控制系统
(6)通信联网PLC通信含PLC间通信PLC智设备间通信着计算机控制发展工厂动化网络发展快PLC厂商十分重视PLC通信功纷纷推出网络系统新生产PLC具通信接口通信非常方便
34 系统性设计
PLC实现系统控制非常PLC硬件软件两方面采取措施确保工作事实果PLC工作法工业环境运成PLC
（1）硬件方面
PLC输入输出电路部CPU电隔离信息光耦器件电磁器件传递CPU板抗电磁干扰屏蔽措施确保PLC程序运行受外界电磁干扰正常工作
PLC元器件触点高度集成数量太工作提供物质基础
机械结构设计制造工艺PLC安全工作采取措施确保PLC耐振动耐击环境温度高达摄氏50度PLC高达8090度
PLC模块热备机工作机运转参控制仅作备份旦工作机出现障热备动接工作
更进步冗余采三取设计CPUIO模块电源模块冗余中部分冗余三套时工作终输出取决三者中数决定结果系统出障机率零做万失然样系统成高特重场合铁路车站道叉控制系统
（2）软件方面
PLC工作方式扫描加中断保证序工作避免继电控制系统常出现险竞争控制结果总确定应急处理急处理控制保证PLC应急情况时响应PLC工作
监控PLC运行程序否正常PLC系统设置门狗（Watchingdog）监控程序运行户程序开始时先清门狗定时器开始计时户程序循环运行完查定时器计时值超时（般超100ms）报警严重超时PLC停止工作户报警信号采取相应应急措施定时器计时值超时重复起始程PLC正常工作显然门狗监控程序保证PLC户程序正常运行避免出现死循环影响工作性
PLC防止检测障指令产生重模块工作正常否提示信号通编制相应户程序PLC工作状况PLC控制系统进行监控确保工作
PLC次电运行检程序系统进行初始化系统程序配置户干预出现障时相应出错信号提示
正PLC软硬件诸方面强力性措施确保PLC具工作特点均障时间达万时出障均修复时间短时分钟
做什PLC问卷调查回答中数户PLC工作作选原PLC工作作首选指标
第四章 灌装机PLC控制系统设计
41 PLC选型
设计采PLC实现饮料罐装生产流水线控制着PLC技术发展PLC产品种类越越型号PLC结构形式性容量指令系统编程方式价格等适场合侧重合理选PLC提高PLC控制系统技术济指标着重意义
PLC选择应PLC机型容量IO模块电源模块特殊功模块通信联网力等方面加综合考虑根生产流水线控制系统控制求分析输入信号系统开启 停止钮信号手动清零钮信号输出信号传送带驱动信号警示灯信号根原理确定系统需输入点数6输出点数12该系统属型单机控制系统 选西门子S7200系列CPU226型号PLC
表42 IO分配表
控制信号
信号名称
元件名称
代号
址编码
输入信号
系统启动信号
常开钮
SB_1
I00
系统停止信号
常闭钮
SB_2
I01
位置检测信号
继电器
K1
I02
满瓶信号
继电器
K2
I03
空瓶信号
继电器
K3
I04
手动清零
常开钮
SB_3
I05
气阀气压检测器
传感器
SL1
I06
启动电机传送带
常开钮
SB_4
I10
输出信号
传送带电机驱动信号
接触器
KM2
Q00
表42 IO分配表续表
控制信号
信号名称
元件名称
代号
址编码
输出信号
系统运行信号
接触器
KM1
Q05
警示灯信号
信号灯
HL
Q01
气阀开
接触器
KM3
Q02
灌装阀开
接触器
KM4
Q03
次品捡出器
接触器
KM5
Q04
满瓶计数
触摸屏
DISPLAY1
MD0
空瓶计数
触摸屏
DISPLAY2
MD10
图43 PLC外部接线图
42控制流程图
图44 控制流程图
43程序梯形图编制
程序
程序通系统启动关闭钮控制系统状态 未启动电机开关时属手动模式启动电机开关进入动手动两种操作模式通两子程序进入运行两种模式中
手动清零放程序里清楚空瓶满瓶次瓶数
空瓶计数记录MD10寄存器里触摸屏提取数
动子程序
满瓶计数记录MD0寄存器里触摸屏提取数
动子程序
电机开关启动传送带驱动电机启动直保持停止开关动作罐装设备I02传感器检测瓶子时停止
位置检测信号4S时间充气CO2 气阀气压检测器检测信号输出次瓶信号开始计数
次瓶计数存MW20触摸屏提取数
4S时间继续停止1S时间
1S时间灌装开始5S05S断间隔闪烁总闪烁55S
55S闪烁时间返回程序刷新满瓶空瓶次瓶计数
手动子程序
位置检测手动直接触动气阀开
I02位置检测手动直接触动装罐阀开装罐Q03I06气压检测器触动次瓶检出器Q04
第五章 灌装机PLC控制系统组态设计
51组态软件选择
511西门子PLC组态软件通讯方式
1 MPIPPI：
设备求：PC机中需安装MPI卡（MPI卡安装计算机ISA插槽中MPI电缆MPI卡S7300MPI口相连）PCAdapter（PCAdapter端计算机串口相连端S7300MPI口相连）第三方软件开发台开发监控软件S7系列PLC通信MPI协议接口软件：ProdaveComputingOPC server
1）Prodave软件包实现通信连接
Prodave西门子公司推出专门西门子PLC产品（S7200300400系列PLC）
Prodave提供动态连接库Win 9598NTME2000中高级语言编程器PGPCPLC中包括M T C IO存储区中数进行读写
Prodave两种Prodave MPI Prodave MPI MINI(称Prodave S7Prodave S7 MINI)新版Prodave MPI V56Prodave MPI MINI V56新版56支持Win9598Me2000XP操作系统函数功变
函数：
（1）load_tool PC机PLC系统初始化链接
（2）unload_tool 断开PC机PLC系统链接
（3）读写PLC部存储区函数
监控软件通读写函数方便监控PLC控制系统
2） Computing
安装ComputingVBDelphi中直接插入控件插入控件：Data controlEdit controlsButton controlsLabel controlsSlider control
Data controls功剩余控件S7系列PLC相连接设置事件触发条件设定S7系列PLC址等Edit controlsButton controlsLabel controls Slider controlS7200系列PLC存储资源直接应第三方软件直接调列控件PLC进行监控通函数S7系列PLC进行读写操作
WinAC支持SIMATIC Computing原应会开发新SIMATIC Computing 版 SIMATIC Computing 终版V31 SP2
程数存取采种方式：
（1）户通标准ActiveX 控件OCX 存取程数
（2） 户DCOM Microsoft 分布式组件模式集成网络分布式应程序分布式应程序计算机协作完成统务
（3） 允许符合OPC 程控制OLE 客户机标准应软件通WinAC 置OPC 服务器访问控制设备中数
3）OPC server
OPC 服务器SIMATIC NET 软件光盘提供 SIMATIC NET 西门子工业控制层面提供您开放元通讯系统意味着您工业现场PLC机工作站电脑联网通讯
VBDelphi中编写OPC客户端程序OPC服务器通信
4) 口实现通信连接
S7200系列PLCVBDelphi插入MSComm控件定协议通串口收发数数进行处理实现监控（s7200串口通讯初始化语句没找相关资料）
2 Profibus
PROFIBUS种国际化．开放式．赖设备生产商现场总线标准广泛适制造业动化．流程工业动化楼宇．交通电力等领域动化
PROFIBUS三兼容部分组成PROFIBUS－DP（ Decentralized Periphery）．PROFIBUS－PA（Process Automation ）．PROFIBUSFMS (Fieldbus Message Specification )中ProfibusDP特适合编程控制器远程IO设备间快速数交换通讯
3 Ethernet
通太网方式进行通讯时pc机普通太网卡者西门子公司提供专网卡
通ETHERNET 建立SIMATIC NET OPC 服务器PLC S7 连接PC 机软件硬件需求
通讯处理器(CP)作SIMATIC PLC连接工业太网网络中设计严酷工业环境较宽温度范围通船级认证(ABS)船海设备通讯处理器配置RJ45 接口10100Mbits 数传输速率快速传输量数
SIMATIC PLC 工业太网通讯处理器优点：
通UDP 连接群播功达户
利NTP(网络时间协议)提供时钟步(CP4431 CP4431 IT)
选择KeepAlive 功
10100Mbits 工业太网SIMATIC S7 集成复杂成套装置S5 兼容通讯SIMATIC S7 集成现装置
助TCPIP WAP 功通电话网络(例ISDN)CP 远距离编程设备进行初始调试
种模块应： PGPC操作监视系统(OP 通讯路转换连接16 OP)SIMATIC S5S7
NCM S7(已集成STEP 7中)提供范围广泛诊断功包括显示CP操作状态实现通诊断统计功提供连接诊断LAN 控制器统计诊断缓器
世纪星组态软件介绍应：
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
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
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
52组态画面设计
世纪星722版开发系统应程序集成开发环境通西门子485接口采MPIPPI通讯方式实现西门子PLC位机组态世纪星通讯环境完成界面设计数库构造动画连接定义等组态画面图52示
图52 灌装机组态界面
首先系统停止状态设备处原始带电状态系统启动两种模式手动动两种模式进行互锁手动直接步响应动启动电机进入动状态传送带空瓶传送进行空瓶检测计数处理空瓶达检测位置传送带电机停止前行然充气CO2时间4S时间进行气压压力检测气压检测压力减少说明瓶次瓶检测气压压力变说明瓶瓶瓶进行灌装5S进行55S闪烁报警报警完成继续前行记录满瓶计数次瓶未进行灌装瓶子通次瓶捡出器捡出系统停止信号活着位置检测瓶会停止否直运行
结语
PLC作核心控制元件电路性较高功较强时更新系统进行状态组合PLC编程方便灵活美中足PLC价格普遍较昂贵PLC考虑济指标济基础济合算带济效益PLC没基础指标重济指标简单价格般讲样技术性PLC价格低济指标时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
时感谢学校精心安排毕业设计短时间掌握知识知识外许东西吃苦耐劳精神专研问题韧劲等等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XX老师指导三次程序修改利完成系统控制求世纪星组态软件接触新软件完全摸索XX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简单实现画面实时性逼真性
毕业设计完成程中感谢学4年教育位老师动化坚实基础正种基础利完成毕业设计离感谢敬爱班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
参考文献
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[4] 常晓玲电气控制系统编程控制器机械工业出版社2004
[5] 李文友等高精度桶装液体灌装生产线研制[J]包装食品机械2005
[6] 西门子S7200工程应实例分析电子工业出版社2008年
[7] 辛蓦洪饮料生产设备维护机槭工业出版社．
[8] 袁光编程序控制器应技术实例华南理工学出版社2003
[9] 王宇等PLC电气控制组态设计电子工业出版社2010
[10] 西门子S7200手册西门子公司
[11] John sonsProgrammable controllers for factory automationDG1987
[12] BallStuart REmbeded MicroProcessor SystemsNewness2000
附录
程序解释：
基PLC控制液体灌装机系统（西门子）系统程序
网络标题 网络 1
网络注释
LD SB_1 I00
O M00
AN SB_2 I01
M00
符号 址 注释
SB_1 I00 系统常开钮
SB_2 I01 系统常闭钮
网络 2
手动两种方式选择
LD M00
LPS
A SB_4 I10
CALL 动程序 SBR0
LPP
NOT
AN SB_4 I10
CALL 手动程序 SBR1
符号 址 注释
SB_4 I10 启动电机传送带
手动程序 SBR1 手动子程序注释
动程序 SBR0 动子程序注释
网络 3
手动清零
LD SB_3 I05
M01
符号 址 注释
SB_3 I05 手动清零
网络 4
LD M01
ANDD 0 VD10
ANDD 0 VD0
网络 5
空瓶信号
LD K3 I04
EU
INCD VD10
符号 址 注释
K3 I04 空瓶信号
1 6
项目2 程序 (OB1)
网络 6
空瓶信号
LD SM00
MOVD VD10 MD10
网络 7
满瓶信号
LD K2 I03
EU
INCD VD0
符号 址 注释
K2 I03 满瓶信号
网络 8
满瓶信号
LD SM00
MOVD VD0 MD0
2 6
项目2 动程序 (SBR0)
块： 动程序
符号 变量类型 数类型 注释
IN
IN_OUT
OUT
TEMP
动子程序注释
网络标题 网络 1
网络注释
LD SM00
S KM2 Q00 1
A K1 I02
R KM2 Q00 1
符号 址 注释
K1 I02 位置检测信号
KM2 Q00 传送带电机驱动信号
网络 2
LD K1 I02
S S00 1
符号 址 注释
K1 I02 位置检测信号
网络 3
LSCR S00
网络 4
SL1I06 常闭检测
LD SM00
LPS
S KM3 Q02 1
A T37
AN SL1 I06
NOT
R KM3 Q02 1
LRD
TON T37 40
LPP
A T37
A SL1 I06
M20
KM5 Q04
符号 址 注释
KM3 Q02 气阀开
KM5 Q04 次品捡出器
SL1 I06 气阀气压检测器
网络 5
LD M20
LD SB_3 I05
CTU C0 9999
符号 址 注释
SB_3 I05 手动清零
3 6
项目2 动程序 (SBR0)
网络 6
LD SM00
MOVW C0 MW20
网络 7
LD T37
SCRT S01
网络 8
LSCR S01
网络 9
LD SM00
TON T38 10
网络 10
LD T38
SCRT S02
网络 11
SCRE
网络 12
LSCR S02
网络 13
LD SM00
LPS
A SM05
HL Q01
LRD
TON T39 50
S KM4 Q03 1
LPP
A T39
R KM4 Q03 0
符号 址 注释
HL Q01 警示灯信号
KM4 Q03 灌装阀开
网络 14
LD T39
SCRT S03
网络 15
SCRE
4 6
项目2 动程序 (SBR0)
网络 16
LSCR S03
网络 17
LD SM00
A SM05
HL Q01
符号 址 注释
HL Q01 警示灯信号
网络 18
SCRE
网络 19
LD SM00
CRET
5 6
项目2 手动程序 (SBR1)
块： 手动程序
符号 变量类型 数类型 注释
IN
IN_OUT
OUT
TEMP
手动子程序注释
网络标题 网络 1
网络注释
LD K1 I02
AN KM2 Q00
KM3 Q02
符号 址 注释
K1 I02 位置检测信号
KM2 Q00 传送带电机驱动信号
KM3 Q02 气阀开
网络标题 网络 2
网络注释
LD K2 I03
AN KM2 Q00
KM4 Q03
符号 址 注释
K2 I03 满瓶信号
KM2 Q00 传送带电机驱动信号
KM4 Q03 灌装阀开
网络标题 网络 3
SL1I06 常闭
LDN SL1 I06
AN KM2 Q00
KM5 Q04
符号 址 注释
KM2 Q00 传送带电机驱动信号
KM5 Q04 次品捡出器
SL1 I06 气阀气压检测器
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毕业设计（文）
机械电气工程 学院 机械电子工程 专业
毕业设计(文)题目 基PLC控制液体罐装机系统（西门子）
学 生 姓 名
班 级
学 号
指 导 教 师
完 成 日 期 年 月 日
基PLC控制液体罐装机系统（西门子）
Liquid filling Machine Control system based on PLC
总计 毕业设计（文） 41 页
表 格 2
插 图 22 幅
摘
目前工业动化程度求越越高环境灌装食品安全求越越高灌装出食品整齐美观具良包装质量求灌装机具精确动作定位精度较高生产率定柔性灌装机控制求越越高传统继电器已满足现代生产求研制高效济定柔性新型灌装机械非常迫切文利PLC功特点设计出款饮料灌装生产流水线控制系统西门子S7200PLC传感器继电器等采 PLC 动控制力特点样生产程中需控制设计 S7200系列 PLC 基础灌装机控制系统硬件设计包括控制系统硬件配置输入输出点分配计数显示PLC外部接线图绘制软件设计包括梯形图语句表设计控制系统流程图绘制
关键词：工业控制 PLC IO端口分配表 灌装机
ABSTRACT
Are increasingly demanding in the current industrial automation environment safety requirements for filling food more and more high in order to make filling out of food and tidy beautiful and has a good packing quality request the filler has accurate action positioning accuracy and higher productivity and a flexible therefore to the control requirement of the filling machine is more and more high The traditional relay already cannot satisfy the requirement of modern production So efficient economic and a flexible new type filling machine is very urgent The functions and characteristics based on PLC has devised a beverage filling production line control system Mainly using the Siemens S7200 PLC sensor relay etc PLC is to use the automatic control ability good characteristics of it so that we can in the process of production control without someone Was designed based on the S7200 series PLC of the filler control system the hardware design including the hardware configuration of the control system input and output point distribution counting PLC external wiring diagram and the drawing of display Software design including the ladder diagram the statement table design drawing and flow chart of control system
Keywords Industrial control PLC IO port allocation table Filling machine
目录
摘 I
ABSTRACT II
第章 引言 1
11文研究背景意义 1
12液体灌装技术国外研究现状 1
第二章 灌装机控制系统总体介绍 3
21灌装机类型 3
211旋转型灌装机 3
212直线型灌装机 4
22灌装基方法介绍 4
23灌装机灌装方式确定 5
231灌装机确定 5
232灌装方式确定 5
第三章 灌装机PLC系统介绍 7
31设计容 7
32 PLC组成工作原理 7
33 PLC特点应 9
34 系统性设计 11
第四章 灌装机PLC控制系统设计 13
41 PLC选型 13
42控制流程图 15
43程序梯形图编制 16
第五章 灌装机PLC控制系统组态设计 25
51组态软件选择 25
511西门子PLC组态软件通讯方式 25
52组态画面设计 28
结语 30
参考文献 31
附录 32
第章 引言
11文研究背景意义
济迅速增长包装品市场份额求越越样意味着技术层面制造方面需破新局面
包装机械国外先进技术相国灌装生产设计加工制造水等方面均存较差距设计方面国灌装机关键零部件处仿制阶段特高速灌装设计力国外先进技术存较差距加工制造方面国灌装设备制造企业生产整套灌装线设备基满足需求产品规格齐全灌装速度集中中低两层次动化水控制水低先进技术应较少设备质量稳定性灌装精确性等方面国外进口设备相存定距离表现灌装机生产企业规模部分企业技术生产线先进部分通引进国外技术产品改进
PLC灌装机中实现控制功相关研究文献报道中PLC灌装机进行控制研究见难根具体情况正确选择参数进行系统控制难满足提高质量效率降低成求动控制技术电力电子技术检测技术信息技术断发展液体灌装机构动化水需越越高提高动化水仅提高效率产品质量时保证工身安全提高产品质量缩短生产周期应产品迅速更新换代求产品生产正缩短生产周期降低成提高生产资料等方发展综述着节约资金降低成提高生产效率保障身安全情况灌装设备进行动化设计
课题灌装计数二合体液体灌装机进行控制系统研究设计样技术改型灌装机械设备提高灌装机械设备稳定性精确度够实现灌装动化生产科学化理
12液体灌装技术国外研究现状
灌装机控制系统作灌装机核心国外灌装机发展日趋成熟国灌装机设计制造水设备性国外相存较差距年国灌装机制造企业然引进国外设备国加仿制消化吸收国外先进技术开发国灌装设备
产品结构国灌装机国外灌装机产品质量差距表现产品性低稳定性性差外观造型美观国外灌装机电气元件选较优良国灌装机选元器件中较质量差寿命短性低整体产品质量受影响国产灌装机机械性较落速度慢稳定性差灌装精度低外设备表面加工工艺存较差造价产品开发国产品基停留仿制阶段缺少研发基科研费投入销售额1国外高达10
国外美国日德国英国意利液体灌装制造水高液体灌装技术趋完善表现生产高速化设备功化控制智化设备结构合理化等产品呈现出方面发展新动
高效稳定更具灵活性机器装配弹性包装机器特点智化机器设备稳定性性重指标该设备规范包装工业技术蓬勃发展欧美国家指定确保行性制定出相应指标准
现国该类设备计量式着低速低精度等缺点文设计灌装动检测装罐计数灌装机目低成高效率高精度通检测灌装瓶实现动灌装灌装效率提高
液体灌装机灌装原理分常压灌装机灌装机真空压力灌装机啤酒灌装例压盖压力较高填充方法常压充液储存钢瓶压力瓶压力啤酒瓶压力
国外技术实现灌装线基：回转酒缸旋转运动放酒钢槽空瓶通机械固定E酒钢真空阀门开启关闭处理真空瓶拍砖干运行开瓶子灌装CO2气体阀真空凸轮开真空值瓶子空气二氧化碳气体混合开阀门次二氧化碳气体瓶灌装灌装阀压力阀瓶接背压气体压力操作恩九叶瓶壁进入瓶通气动电气控制灌装阀实现啤酒灌装
国际先进啤酒灌装压盖机控制系统光电开关位置检测部分走瓶酒钢高速部分PLC控制触摸屏等部件灌装机机械结构密封编程控制装置变频级调速机界面等现代全动控制技术机电体化结合
第二章 灌装机控制系统总体介绍
液体灌装机洗液护理液口服液消毒液洗眼液营养液酒水注射液农药医药香水食油润滑油特殊行业液体灌装
21灌装机类型
灌装瓶运动形式分类：旋转型（图21）直线型（图22）
211旋转型灌装机
（b）图
（a）图
图21旋转型灌装机
旋转灌装机图21（b）图灌瓶传送系统（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压盖机进行压盖灌装程俯视图图21（a）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
包装容器灌装瓶工位直线式间接运动工位间歇时完成灌装机器称直线型灌装机该机着直直线运动停歇时进行成排灌装图22（a）图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参考直线灌装机工作原理图22（b）图
图22直线型灌装机
2
（b）图
（a）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
23灌装机灌装方式确定
231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设计采直线式灌装机进行研究研究否起推动改进作
232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CO2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
液体灌装机般流程装空瓶箱子堆放托盘输送带送卸托盘机托盘逐卸箱子输送带送卸箱机中空瓶箱子中取出空箱输送带送洗箱机清洗干净输送装箱机旁便盛饮料瓶子装入中卸箱机取出空瓶条输送带送入洗瓶机消毒清洗瓶子检验机检验符合清洁标准进入灌装机封盖机液体灌装机装入瓶中装液体瓶子封盖机加盖封住输送贴标机贴标贴标签送装箱机装入箱中送堆托盘机堆放托盘送入仓库
第三章 灌装机PLC系统介绍
31设计容
饮料灌装机PLC控制系统设计：
（1） 系统通开关设定动手动两种操作模式启动传送带驱动电机启动直保持停止开关动作罐装设备传感器检测瓶子时停止瓶子装满饮料传送带驱动电机必须动启动保持检测瓶子停止开关动作
（2） 瓶子定位罐装设备时停顿1秒罐装设备开始工作罐装程5秒钟罐装程应报警显示55秒停止显示报警
（3）两传感器干加法器检测记录空瓶数满瓶数旦系统启动必须记录空瓶数满瓶数设超99999999瓶
（4）手动计数值清零（复位）
32 PLC组成工作原理
PLC 英文全称Programmable Logic Controller 中文全称编程逻辑控制器定义种数字运算操作电子系统专工业环境应设计采类编程存储器部存储程序执行逻辑运算序控制定时计数算术操作等面户指令通数字模拟式输入输出控制种机械生产程
PLC硬件中央处理器电源输出组件输入组件输入输出编程器六部分构成部分简述：
中央处理器（ Central Processor Unit 简称CPU）：编程序控制器心脏部分CPU 微处理器（Microprocessor）存储实际控制逻辑程序存储器存储数变量数储器构成
电源 （Power Supply）：中央处理器提供必需工作电源 输入组件（Inputs）：输入组件功操作开关现场信号送中央处理器现场信号开关量模拟量针某特定目特殊变量 输出组件（Outputs）：输出组件接收CPU 控制信号转换成电压电流等现场执行机构接收信号传送控制命令现场设备执行器
输入输出（简称IO）编程序控制器手脚者作系统眼睛视觉输入信号包括扭开关限位开关接开关光电传感器热电偶热电阻位置检测开关编码器等输出信号包括继电器指示灯显示器电机启动等直流交流设备
编程器（Programmer）：正常情况编程器系统初始状态配置控制逻辑程序编制加载系统操作编程器控制程序调试控制系统障时作检查障效工具
PLC采循环扫描工作方式序扫描断循环种工作方式系统软件控制进行PLC运行时CPU根户控制求编写存户存储器中程序序号作周期性程序循环扫描程序第条指令开始逐条序执行户程序直程序结束然重新返回第条指令开始次扫描周复始
图31 PLC循环扫描工作图
实际PLC扫描工作执行户程序外完成工作整工作程分诊断通讯服务输入处理输出处理程序执行五阶段图31：
33 PLC特点应
现代工业生产复杂样控制求相编程序控制器出现受广工程技术员欢迎特点：
(1)抗干扰力强性高 微机然具强功抗干扰力差工业现场电磁干扰电源波动机械振动温度湿度变化般通微机正常工作PLC 电子线路机械结构软件结构吸取生产厂家长期积累工业控制验模块均采规模超规模集成电路I／0 系统设计完善通道保护信号调理电路结构耐热防潮防尘抗震等精确考虑硬件采隔离屏蔽滤波接等抗干扰措施软件采数字滤波等抗干扰障诊断措施PLC 具较高抗干扰力PLC 均障时间通常万时般微机拟 继电器—接触器控制系统较抗干扰力量机械触点设备连线复杂触点开闭时易受电弧损害寿命短系统性差PLC 采微电子技术量开关动作触点电子存储器件完成部分继电器繁杂连线软件程序取代寿命长性提高
(2)控制系统结构简单通性强PLC 外围模块品种种组件灵活组合成种求控制系统PLC 构成控制系统中需PLC 端子接入相应输入输出信号线需诸继电器类物理器件量繁杂硬接线线路需变更控制系统功时编程器线离线修改程序PLC 装置控制象输入输出组件应软件PLC 输入输出直接交流220 V直流24V 等强电相连较强带负载力
(3)编程方便易PLC 面户设备PLC 设计者充分考虑现场工程技术员技惯PLC 程序编制采梯形图面工业控制简单指令形式梯形图继电器原理图相类似种编程语言形象直观容易掌握需专门计算机知识语言具定电工工艺知识员短时间学会
(5)功完善PLC 输入输出系统功完善性够适应种形式性质开关量模拟量输入输出采微处理器够方便实现定时计数锁存较跳转强制IO 等诸功仅具逻辑运算算术运算数制转换序控制功具备模拟运算显示监控印报表生成功外微机系统控制设备组成分布式分散式控制系统实现成组数传送矩阵运算闭环控制排序查表函数运算快速中断等功PLC 具极强适应性够满足种类型控制需
目前PLC国外已广泛应钢铁石油化工电力建材机械制造汽车轻纺交通运输环保文化娱乐等行业情况致纳类
(1)开关量逻辑控制PLC基广泛应领域取代传统继电器电路实现逻辑控制序控制单台设备控制机群控动化流水线注塑机印刷机订书机械组合机床磨床包装生产线电镀流水线等
(2)模拟量控制工业生产程中许连续变化量温度压力流量液位速度等模拟量编程控制器处理模拟量必须实现模拟量（Analog）数字量（Digital）间AD转换DA转换PLC厂家生产配套ADDA转换模块编程控制器模拟量控制
(3)运动控制PLC圆周运动直线运动控制控制机构配置说早期直接开关量IO模块连接位置传感器执行机构现般专运动控制模块驱动步进电机伺服电机单轴轴位置控制模块世界PLC厂家产品运动控制功广泛种机械机床机器电梯等场合
(4)程控制程控制指温度压力流量等模拟量闭环控制作工业控制计算机PLC编制种样控制算法程序完成闭环控制PID调节般闭环控制系统中较调节方法中型PLCPID模块目前许型PLC具功模块PID处理般运行专PID子程序程控制冶金化工热处理锅炉控制等场合非常广泛应
(5)数处理现代PLC具数学运算（含矩阵运算函数运算逻辑运算）数传送数转换排序查表位操作等功完成数采集分析处理数存储存储器中参考值较完成定控制操作利通信功传送智装置印制表数处理般型控制系统控制柔性制造系统程控制系统造纸冶金食品工业中型控制系统
(6)通信联网PLC通信含PLC间通信PLC智设备间通信着计算机控制发展工厂动化网络发展快PLC厂商十分重视PLC通信功纷纷推出网络系统新生产PLC具通信接口通信非常方便
34 系统性设计
PLC实现系统控制非常PLC硬件软件两方面采取措施确保工作事实果PLC工作法工业环境运成PLC
（1）硬件方面
PLC输入输出电路部CPU电隔离信息光耦器件电磁器件传递CPU板抗电磁干扰屏蔽措施确保PLC程序运行受外界电磁干扰正常工作
PLC元器件触点高度集成数量太工作提供物质基础
机械结构设计制造工艺PLC安全工作采取措施确保PLC耐振动耐击环境温度高达摄氏50度PLC高达8090度
PLC模块热备机工作机运转参控制仅作备份旦工作机出现障热备动接工作
更进步冗余采三取设计CPUIO模块电源模块冗余中部分冗余三套时工作终输出取决三者中数决定结果系统出障机率零做万失然样系统成高特重场合铁路车站道叉控制系统
（2）软件方面
PLC工作方式扫描加中断保证序工作避免继电控制系统常出现险竞争控制结果总确定应急处理急处理控制保证PLC应急情况时响应PLC工作
监控PLC运行程序否正常PLC系统设置门狗（Watchingdog）监控程序运行户程序开始时先清门狗定时器开始计时户程序循环运行完查定时器计时值超时（般超100ms）报警严重超时PLC停止工作户报警信号采取相应应急措施定时器计时值超时重复起始程PLC正常工作显然门狗监控程序保证PLC户程序正常运行避免出现死循环影响工作性
PLC防止检测障指令产生重模块工作正常否提示信号通编制相应户程序PLC工作状况PLC控制系统进行监控确保工作
PLC次电运行检程序系统进行初始化系统程序配置户干预出现障时相应出错信号提示
正PLC软硬件诸方面强力性措施确保PLC具工作特点均障时间达万时出障均修复时间短时分钟
做什PLC问卷调查回答中数户PLC工作作选原PLC工作作首选指标
第四章 灌装机PLC控制系统设计
41 PLC选型
设计采PLC实现饮料罐装生产流水线控制着PLC技术发展PLC产品种类越越型号PLC结构形式性容量指令系统编程方式价格等适场合侧重合理选PLC提高PLC控制系统技术济指标着重意义
PLC选择应PLC机型容量IO模块电源模块特殊功模块通信联网力等方面加综合考虑根生产流水线控制系统控制求分析输入信号系统开启 停止钮信号手动清零钮信号输出信号传送带驱动信号警示灯信号根原理确定系统需输入点数6输出点数12该系统属型单机控制系统 选西门子S7200系列CPU226型号PLC
表42 IO分配表
控制信号
信号名称
元件名称
代号
址编码
输入信号
系统启动信号
常开钮
SB_1
I00
系统停止信号
常闭钮
SB_2
I01
位置检测信号
继电器
K1
I02
满瓶信号
继电器
K2
I03
空瓶信号
继电器
K3
I04
手动清零
常开钮
SB_3
I05
气阀气压检测器
传感器
SL1
I06
启动电机传送带
常开钮
SB_4
I10
输出信号
传送带电机驱动信号
接触器
KM2
Q00
表42 IO分配表续表
控制信号
信号名称
元件名称
代号
址编码
输出信号
系统运行信号
接触器
KM1
Q05
警示灯信号
信号灯
HL
Q01
气阀开
接触器
KM3
Q02
灌装阀开
接触器
KM4
Q03
次品捡出器
接触器
KM5
Q04
满瓶计数
触摸屏
DISPLAY1
MD0
空瓶计数
触摸屏
DISPLAY2
MD10
图43 PLC外部接线图
42控制流程图
图44 控制流程图
43程序梯形图编制
程序
程序通系统启动关闭钮控制系统状态 未启动电机开关时属手动模式启动电机开关进入动手动两种操作模式通两子程序进入运行两种模式中
手动清零放程序里清楚空瓶满瓶次瓶数
空瓶计数记录MD10寄存器里触摸屏提取数
动子程序
满瓶计数记录MD0寄存器里触摸屏提取数
动子程序
电机开关启动传送带驱动电机启动直保持停止开关动作罐装设备I02传感器检测瓶子时停止
位置检测信号4S时间充气CO2 气阀气压检测器检测信号输出次瓶信号开始计数
次瓶计数存MW20触摸屏提取数
4S时间继续停止1S时间
1S时间灌装开始5S05S断间隔闪烁总闪烁55S
55S闪烁时间返回程序刷新满瓶空瓶次瓶计数
手动子程序
位置检测手动直接触动气阀开
I02位置检测手动直接触动装罐阀开装罐Q03I06气压检测器触动次瓶检出器Q04
第五章 灌装机PLC控制系统组态设计
51组态软件选择
511西门子PLC组态软件通讯方式
1 MPIPPI：
设备求：PC机中需安装MPI卡（MPI卡安装计算机ISA插槽中MPI电缆MPI卡S7300MPI口相连）PCAdapter（PCAdapter端计算机串口相连端S7300MPI口相连）第三方软件开发台开发监控软件S7系列PLC通信MPI协议接口软件：ProdaveComputingOPC server
1）Prodave软件包实现通信连接
Prodave西门子公司推出专门西门子PLC产品（S7200300400系列PLC）
Prodave提供动态连接库Win 9598NTME2000中高级语言编程器PGPCPLC中包括M T C IO存储区中数进行读写
Prodave两种Prodave MPI Prodave MPI MINI(称Prodave S7Prodave S7 MINI)新版Prodave MPI V56Prodave MPI MINI V56新版56支持Win9598Me2000XP操作系统函数功变
函数：
（1）load_tool PC机PLC系统初始化链接
（2）unload_tool 断开PC机PLC系统链接
（3）读写PLC部存储区函数
监控软件通读写函数方便监控PLC控制系统
2） Computing
安装ComputingVBDelphi中直接插入控件插入控件：Data controlEdit controlsButton controlsLabel controlsSlider control
Data controls功剩余控件S7系列PLC相连接设置事件触发条件设定S7系列PLC址等Edit controlsButton controlsLabel controls Slider controlS7200系列PLC存储资源直接应第三方软件直接调列控件PLC进行监控通函数S7系列PLC进行读写操作
WinAC支持SIMATIC Computing原应会开发新SIMATIC Computing 版 SIMATIC Computing 终版V31 SP2
程数存取采种方式：
（1）户通标准ActiveX 控件OCX 存取程数
（2） 户DCOM Microsoft 分布式组件模式集成网络分布式应程序分布式应程序计算机协作完成统务
（3） 允许符合OPC 程控制OLE 客户机标准应软件通WinAC 置OPC 服务器访问控制设备中数
3）OPC server
OPC 服务器SIMATIC NET 软件光盘提供 SIMATIC NET 西门子工业控制层面提供您开放元通讯系统意味着您工业现场PLC机工作站电脑联网通讯
VBDelphi中编写OPC客户端程序OPC服务器通信
4) 口实现通信连接
S7200系列PLCVBDelphi插入MSComm控件定协议通串口收发数数进行处理实现监控（s7200串口通讯初始化语句没找相关资料）
2 Profibus
PROFIBUS种国际化．开放式．赖设备生产商现场总线标准广泛适制造业动化．流程工业动化楼宇．交通电力等领域动化
PROFIBUS三兼容部分组成PROFIBUS－DP（ Decentralized Periphery）．PROFIBUS－PA（Process Automation ）．PROFIBUSFMS (Fieldbus Message Specification )中ProfibusDP特适合编程控制器远程IO设备间快速数交换通讯
3 Ethernet
通太网方式进行通讯时pc机普通太网卡者西门子公司提供专网卡
通ETHERNET 建立SIMATIC NET OPC 服务器PLC S7 连接PC 机软件硬件需求
通讯处理器(CP)作SIMATIC PLC连接工业太网网络中设计严酷工业环境较宽温度范围通船级认证(ABS)船海设备通讯处理器配置RJ45 接口10100Mbits 数传输速率快速传输量数
SIMATIC PLC 工业太网通讯处理器优点：
通UDP 连接群播功达户
利NTP(网络时间协议)提供时钟步(CP4431 CP4431 IT)
选择KeepAlive 功
10100Mbits 工业太网SIMATIC S7 集成复杂成套装置S5 兼容通讯SIMATIC S7 集成现装置
助TCPIP WAP 功通电话网络(例ISDN)CP 远距离编程设备进行初始调试
种模块应： PGPC操作监视系统(OP 通讯路转换连接16 OP)SIMATIC S5S7
NCM S7(已集成STEP 7中)提供范围广泛诊断功包括显示CP操作状态实现通诊断统计功提供连接诊断LAN 控制器统计诊断缓器
世纪星组态软件介绍应：
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
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
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
52组态画面设计
世纪星722版开发系统应程序集成开发环境通西门子485接口采MPIPPI通讯方式实现西门子PLC位机组态世纪星通讯环境完成界面设计数库构造动画连接定义等组态画面图52示
图52 灌装机组态界面
首先系统停止状态设备处原始带电状态系统启动两种模式手动动两种模式进行互锁手动直接步响应动启动电机进入动状态传送带空瓶传送进行空瓶检测计数处理空瓶达检测位置传送带电机停止前行然充气CO2时间4S时间进行气压压力检测气压检测压力减少说明瓶次瓶检测气压压力变说明瓶瓶瓶进行灌装5S进行55S闪烁报警报警完成继续前行记录满瓶计数次瓶未进行灌装瓶子通次瓶捡出器捡出系统停止信号活着位置检测瓶会停止否直运行
结语
PLC作核心控制元件电路性较高功较强时更新系统进行状态组合PLC编程方便灵活美中足PLC价格普遍较昂贵PLC考虑济指标济基础济合算带济效益PLC没基础指标重济指标简单价格般讲样技术性PLC价格低济指标时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
时感谢学校精心安排毕业设计短时间掌握知识知识外许东西吃苦耐劳精神专研问题韧劲等等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XX老师指导三次程序修改利完成系统控制求世纪星组态软件接触新软件完全摸索XX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简单实现画面实时性逼真性
毕业设计完成程中感谢学4年教育位老师动化坚实基础正种基础利完成毕业设计离感谢敬爱班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
参考文献
[1] 柯龙瑞饮料灌装线设计应考虑干素轻工机械出版社 2000
[2] 张文明全动液体灌装机[J]机电体化2003
[3] 孙旭等种液体灌装机控制部分设计[J]控·检测2007
[4] 常晓玲电气控制系统编程控制器机械工业出版社2004
[5] 李文友等高精度桶装液体灌装生产线研制[J]包装食品机械2005
[6] 西门子S7200工程应实例分析电子工业出版社2008年
[7] 辛蓦洪饮料生产设备维护机槭工业出版社．
[8] 袁光编程序控制器应技术实例华南理工学出版社2003
[9] 王宇等PLC电气控制组态设计电子工业出版社2010
[10] 西门子S7200手册西门子公司
[11] John sonsProgrammable controllers for factory automationDG1987
[12] BallStuart REmbeded MicroProcessor SystemsNewness2000
附录
程序解释：
基PLC控制液体灌装机系统（西门子）系统程序
网络标题 网络 1
网络注释
LD SB_1 I00
O M00
AN SB_2 I01
M00
符号 址 注释
SB_1 I00 系统常开钮
SB_2 I01 系统常闭钮
网络 2
手动两种方式选择
LD M00
LPS
A SB_4 I10
CALL 动程序 SBR0
LPP
NOT
AN SB_4 I10
CALL 手动程序 SBR1
符号 址 注释
SB_4 I10 启动电机传送带
手动程序 SBR1 手动子程序注释
动程序 SBR0 动子程序注释
网络 3
手动清零
LD SB_3 I05
M01
符号 址 注释
SB_3 I05 手动清零
网络 4
LD M01
ANDD 0 VD10
ANDD 0 VD0
网络 5
空瓶信号
LD K3 I04
EU
INCD VD10
符号 址 注释
K3 I04 空瓶信号
1 6
项目2 程序 (OB1)
网络 6
空瓶信号
LD SM00
MOVD VD10 MD10
网络 7
满瓶信号
LD K2 I03
EU
INCD VD0
符号 址 注释
K2 I03 满瓶信号
网络 8
满瓶信号
LD SM00
MOVD VD0 MD0
2 6
项目2 动程序 (SBR0)
块： 动程序
符号 变量类型 数类型 注释
IN
IN_OUT
OUT
TEMP
动子程序注释
网络标题 网络 1
网络注释
LD SM00
S KM2 Q00 1
A K1 I02
R KM2 Q00 1
符号 址 注释
K1 I02 位置检测信号
KM2 Q00 传送带电机驱动信号
网络 2
LD K1 I02
S S00 1
符号 址 注释
K1 I02 位置检测信号
网络 3
LSCR S00
网络 4
SL1I06 常闭检测
LD SM00
LPS
S KM3 Q02 1
A T37
AN SL1 I06
NOT
R KM3 Q02 1
LRD
TON T37 40
LPP
A T37
A SL1 I06
M20
KM5 Q04
符号 址 注释
KM3 Q02 气阀开
KM5 Q04 次品捡出器
SL1 I06 气阀气压检测器
网络 5
LD M20
LD SB_3 I05
CTU C0 9999
符号 址 注释
SB_3 I05 手动清零
3 6
项目2 动程序 (SBR0)
网络 6
LD SM00
MOVW C0 MW20
网络 7
LD T37
SCRT S01
网络 8
LSCR S01
网络 9
LD SM00
TON T38 10
网络 10
LD T38
SCRT S02
网络 11
SCRE
网络 12
LSCR S02
网络 13
LD SM00
LPS
A SM05
HL Q01
LRD
TON T39 50
S KM4 Q03 1
LPP
A T39
R KM4 Q03 0
符号 址 注释
HL Q01 警示灯信号
KM4 Q03 灌装阀开
网络 14
LD T39
SCRT S03
网络 15
SCRE
4 6
项目2 动程序 (SBR0)
网络 16
LSCR S03
网络 17
LD SM00
A SM05
HL Q01
符号 址 注释
HL Q01 警示灯信号
网络 18
SCRE
网络 19
LD SM00
CRET
5 6
项目2 手动程序 (SBR1)
块： 手动程序
符号 变量类型 数类型 注释
IN
IN_OUT
OUT
TEMP
手动子程序注释
网络标题 网络 1
网络注释
LD K1 I02
AN KM2 Q00
KM3 Q02
符号 址 注释
K1 I02 位置检测信号
KM2 Q00 传送带电机驱动信号
KM3 Q02 气阀开
网络标题 网络 2
网络注释
LD K2 I03
AN KM2 Q00
KM4 Q03
符号 址 注释
K2 I03 满瓶信号
KM2 Q00 传送带电机驱动信号
KM4 Q03 灌装阀开
网络标题 网络 3
SL1I06 常闭
LDN SL1 I06
AN KM2 Q00
KM5 Q04
符号 址 注释
KM2 Q00 传送带电机驱动信号
KM5 Q04 次品捡出器
SL1 I06 气阀气压检测器
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