饮料罐装生产流水线PLC梯形图控制程序设计与调试毕业论文.docx

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饮料罐装生产流水线PLC梯形图控制程序设计与调试毕业论文

课程设计

课程名称：

《可编程控制器原理及应用教程》

题目：

饮料罐装生产流水线PLC梯形图控制程序设计与调试

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

引言

目前，饮料的灌装生产已经实现自动化，为了提高产品质量，缩短生产周期，适应产品迅速更新换代的要求，产品生产正向缩短生产周期、降低成本、提高生产质量等方面发展。

因此，饮料厂的自动化灌装生产线中有越来越多的机器在使用先进的灌装技术来提高机器的自动化控制水平和生产效率。

而应用PLC完成电气部分的控制是工业自动化电气控制的主要发展方向。

本次课设主要介绍全自动灌装生产线的基本概念。

全自动灌装生产线是由数台自动灌装机械经控制系统进行集中控制，并按照各自功能完成一定任务进行顺序、连续生产的一系列机器组合。

通过对饮料罐装自动控制的介绍，使我们对灌装这个行业有了更深的了解，也对自动化这个名词有了进一步的了解。

我国的饮料罐装自动化相对于西方发达国家来讲还有很大的差距。

设备陈旧，技术落后，成为阻碍我们灌装行业发展的一个严重问题。

鉴于这些问题，我国企业不断发展自身的实力，逐步朝着生产高速化、设备结构合理化、设备的多功能化、设备的绿色化、控制的智能化等方向发展。

推出适合自己需求的产品来。

本次课设就是朝着这个方向进行研究和设计。

1.设计任务

1.1课题内容

饮料灌装生产流水线PLC梯形图控制程序设计和调试

1.2控制要求

（1）统通过开关设定为自动操作模式，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1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，5秒后停止并不再显示报警（报警方式为红灯以0.3S时间间隔闪烁）。

（3）灌装完一瓶须进行称重比较：

若大于或等于700克为正品，并计数1次，计数满24瓶为一箱，并令蜂鸣器报警一次（鸣响1s）；若小于700克则为次品，同时也计数1次，计满24瓶为一箱，并令蜂鸣器报警一次（鸣响2s）瓶装饮料的重量以模拟量的形式自模拟量通道A/D输入（重量Kg与模拟量电压输入及数字量的对应值可以自己设定）。

（4）可以手动对计数值及定时器清零（复位）

1.3课题要求

（1）I/O编址

（2）编程并调试

（3）I/O端子接线图

2.总体设计方案

2.1饮料灌装流水线的基本结构

饮料灌装流水线的基本结构图2.1所示：

图2.1饮料灌装流水线的基本结构

2.2灌装流水线的工作原理

灌装流水线的运作是通过电机和灌装设备来控制的。

通过电动机的运转，带动流水线的工作。

而灌装设备的开通则直接控制饮料流通。

通过输入PLC软件程序，直接控制电机及流水线的运作.。

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。

3.硬件控制设计

3.1PLC的选择

（1）PLC的结构与特点：

PLC的构成从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。

固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。

模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。

PLC编程简介体积小，重量轻，耗电少，接线编程简单，可靠性高，反应快，可靠性高，抗干扰能力强。

PLC一经出现，由于它的自动化程度高、可靠性好，设计周期短、使用和维护简便等独特优点，备受国内外工程技术人员和工商业界厂商的极大关注，生产PLC的厂商孕起。

随着大规模集成电路和微处理器在PLC中应用，是PLC的功能不断得到增强，产品得到飞速发展。

目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。

PLC常用程序设计语言简介方源可编程控制器程序设计语言。

在可编程控制器中有多种程序设计语言，它们是梯形图语言、布尔助记符语言、功能表图语言、功能模块图语言及结构化语句描述语言等。

其中梯形图程序设计语言是用梯形图的图形符号来描述程序的一种程序设计语言。

是最广泛，最受欢迎的一种编程语言。

它采用梯形图程序设计语言，程序采用梯形图的形式描述。

这种程序设计语言采用因果关系来描述事件发生的条件和结果。

每个梯级是一个因果关系。

在梯级中，描述事件发生的条件表示在左面，事件发生的结果表示在后面。

梯形图程序设计语言是最常用的一种程序设计语言。

它来源于继电器逻辑控制系统的描述。

在工业过程控制领域，电气技术人员对继电器逻辑控制技术较为熟悉，因此，由这种逻辑控制技术发展而来的梯形图受到了欢迎，并得到了广泛的应用。

（2）选择PLC：

三菱公司是日本生产PLC的主要厂家之一。

该公司生产的FX2N系列机型属于高性能叠装式机型，是三菱公司上网典型产品，FX2N系列PLC具有数十种编程元件。

FX2N系列PLC编程元件的编号分为两部分：

第一部分是代表功能的字母。

如输入继电器勇“X”表示、输出继电器用“Y”表示。

第二部分为数字。

数字为该器件的序号。

根据所需的用户输入输出设备及I/O点数，选择FX2N系列型的PLC就可以满足控制系统的要求。

3.2传感器的选择.

通过对各个传感器的工作环境和用途的分析确定各个传感器的型号为

灌装监测传感器选型为：

光电传感器（热型红外线传感器）

称重监测传感器的选型为：

压力传感器（压阻式）

采用红外线传感器来监测空瓶子的到来后动作，起到接通开关的作用。

它是利用被测物体热辐射引起敏感元件温度的变化进行测量。

常温下工作且价格更便宜，不受可见光的影响。

压电电阻型半导体压力传感器，灵敏度高，输出信号大，响应速度快，性能稳定且电阻值可在较宽的范围内调整以适应不同需要。

3.3硬件电路的设计

电气控制原理图如图3.1所示：

图3.1电气控制原理图

图3.1中断路器QF1、QF2、QF3、QF4、QF5将三相电源引入，同时QF1、QF2、QF3、QF4、QF5为电路提供短路保护。

电动机的过载保护分别由三个继电器提供。

4.软件控制设计

4.1系统流程图

图4.1饮料罐装生产流水线系统流程图

4.2I/O接线图

图4.2I/O接线图

4.3I/O分配表

表4.1I/O分配表

4.4梯形图

类别

元件

PLC元件

作用

输入（I）

SB0

XO

启动按钮

SB1

X1

停止按钮

SB2

X2

光电传感器

SB3

X3

压力传感器1

SB4

X4

压力传感器2

SB5

X5

手动清零

输出（O）

KM1

Y1

启动传送带驱动电机

KM2

Y2

驱动灌装设备

KM3

Y3

启动正品传送带

KM4

Y4

启动次品传送带

HR

Y5

报警显示

HA

Y6

蜂鸣器响

图4.3梯形图

4.5指令表

LDX0LDT2OUTT4

ORM0ANIT1K10

OUTM0OUTY5OUTM3

LDM0LDM2LDC1

ORY1ANDX3RSTC1

ANIX1ORY3LDC2

OUTM2ANIX4ORM4

ANIM1OUTY3ANIT5

OUTY1LDX3OUTT5

LDX2OUTC1K20

ORM1K24OUTM4

ANIT1LDM2LDC2

OUTM1ANDX4RSTC2

LDM1ORY4LDX5

OUTT0ANIX3ZRSTT0

K10OUTY4T5

LDT0LDX4ZRSTC1

OUTY2OUTC2C2

OUTT1K24END

K50LDM3

LDT0ANIT4

ANIT3LDM4

OUTT2ANIT5

K3OUTY6

LDT2LDC1

OUTT3ORM3

K3ANIT4

5.调试说明

（1）在电脑上安装GX-Developer软件，程序编号后，将程序输入GX-Developer软件中，在电脑上进行初步仿真调试。

（2）先将PLC程序传入程序控制器中。

（3）对各个输入I/O口给信号处理，看各个输出口是否有相应的输出，如果没有按照设计要求输出，对程序进行更改，直到各输出口有相应的输出。

（4）如果条件允许的话，用编程软件将程序输入PLC中，在确认PLC的电源、外部接线和程序输入无误的情况下，接通电源，按照流程图的顺序进行调试，最终使整个系统能准确、可靠的运行。

第五章程序调试

启动系统：

当按下启动按钮X0，则程序由S0步变换到S20步，图中准确地表示出此时S20变为活动步，并驱动传送带电机运行，而S0则变为不活动步。

空瓶计数器计数：

设置位置传感器检测到达预定罐装位置：

当灌装设备下的光电传感器检测到有瓶子到达预定位置时则传送带驱动电机停转，定时器T0定时1s,为灌装做准备，与图中相符。

灌装过程、定时器T1定时、满瓶计数器计数及报警灯闪：

定时器T1定时时间到传送带自动启动：

当定时器T1定时5s时间到，则程序跳转到S20步即实现了传送带自动启动。

组态王监控画面

6．设计小结

通过饮料罐装生产流水线的PLC控制课程设计，掌握了什么是设计程序，设计程序工作的基本过程及各阶段的基本任务，熟悉了设计程序总流程图，加深了对PLC的理解，课本上的知识是机械的，表面的。

通过努力把课本上的知识变得更为简单，对实验原理也有了更深的理解。

通过这次课程设计，使我更为全面系统的了解PLC的构造原理和基本实现方法。

把课本的知识变得生动有趣，激发了我们的学习积极性，把学过的原理加以强化，把课堂学过的知识通过自己的设计程序表示出来，加深了对理论知识的理解。

现在通过自己的动对手做实验，理论联系实际，对PLC的原理认识更加深刻。

在调试时应该很仔细，一步一步调试下来，做到准确无误。

这次课程使我意识到只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，才是正确的，才能提高自己动手能力和独立思索的能力。

同时对于PLC发展历史、强大功能、应用领域以及系列知识得到了大概的系统认识，也初步了解了一个完整的系统开发的过程，本次课设，对于创造思维的培养和开发能力的锻炼有很大的帮助。

在编程过程中，领略到了熟能生巧的含义。

编程不仅要求有良好的基础，而且要求对各种程序有深刻的了解，同时深切感受到团队合作的重要性，尤其是在查资料的过程中，人多力量大，大家一起努力，查找资料的效率就提高了许多，大家在一起探讨，相互学习，分工细化，互相提高，解决问题的速度就快多了。

老师知识的帮助，经验的传授，也是本次课设的一道美丽的风景线，真正起到了抛砖引玉的目的。

这次课设让我的动手能力得到了大大的锻炼，解决实际问题的能力得到了大大的提高，为以后学习和工作奠定了一定的基础。

在此，非常感谢江老师对我们的帮助和悉心的指导。

参考文献

[1]易泓可主编，电气控制系统实际基础与范例.北京：

机械工业出版社，2005.

[2]史国生主编，电气控制与可编程控制其技术第二版.北京：

化学工业出版社教材出版中心，2005.

[3]郝永兴，苗满香罗小燕主编，机电传动控制.湖北：

华中科技大学出版社，2006.

[4]张一.，工.现代电力电子技术原理与应用.北京：

科学出版社，1999.

[5]李道霖，电气控制与PLC原理及应用[M]．北京:

电子工业出版社，2004．

[6]张万忠，可编程控制器应用技术[M]．北京:

化学工业出版社，2001．

[7]张万忠，可编程控制器入门与应用实例，北京：

中国电力出版社，2004.

[8]台方，可编程序控制器应用教程.北京：

中国水利水电出版社，2001.

[9]廖常初，可编程序控制器应用技术.重庆：

重庆大学出版社，2005.

[10]范永胜，电气控制与PLC应用.北京：

中国电力出版社，2007.

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范