1、鞍山科技大学本科毕业设计（论文）III江苏城市职业学院毕业设计（论文）（ 2011 届）设计（论文）题目 用 PLC 控 制 的 全 自 动 饮 料 包 装 机办 学 点 （系） 昆 山 办 学 点 专 业 机 电 一 体 化 班 级 11 数 控 （ 五 ） 学 号 1122030130 学 生 姓 名 徐 勇 起 讫 日 期 2015 年 12 月 20 日 -2016 年 4 月 30 日 地 点 江 苏 城 市 职 业 学 院 昆 山 办 学 点 指 导 教 师 何 修 富 职 称 讲 师2015 年 12 月 15 日江 苏 城 市 职 业 学 院 教 务 处 制鞍山科技大学本科毕业
2、设计（论文）IV用 PLC 控 制 的 全 自 动 饮 料 包 装 机 摘 要在当今的工业生产中，程序控制无所不在，PLC 是主要控制设备，其应用范围及其广泛。熟练 PLC 应用设计，不仅是对热自专业学生专业知识与技能的综合训练，而且也极大锻炼了学生对工业现场中程序控制设备及系统的独立维护及设计能力，为学生将来从事热控专业工作奠定非常实际的雄厚的基础。鞍山科技大学本科毕业设计（论文）VFully automatic beverage packaging machine controlled by PLCAbstractn todays industrial production, proces
3、s control is omnipresent, PLC is the main control equipment, its application scope and wide. Skilled in PLC application design, not only the heat from the students professional knowledge and skills training but also great exercise students of industrial process control system equipment and independe
4、nt maintenance and design ability for students future career in the field of thermal control specialty lay very actual solid foundation鞍山科技大学本科毕业设计（论文）i目 录第一章 绪 论 11.1 研究背景及课题来源 11.2 研究现状 11.3 解决办法 2第二章 PLC 介绍 32.1 PLC 的发展 32.2 PLC 的应用领域 32.3 PLC 的特点 32.4 PLC 控制包装机系统的优点 4第三章 设计方案 53.1 自动包装机系统方案设计 5第
5、四章 包装传送带调速系统分析 94.1 包装传送带调速系统工艺流程 94.2 输入信息分析 104.3 输出信息分析 11第五章 包装传送带调速控制系统硬件设计 125.1 包装传送带系统总图设计 125.2 电器元件的选型 13第六章 包装传送带调速控制系统硬件设计 146.1 编程平台介绍 14鞍山科技大学本科毕业设计（论文）ii6.2 具体设计程序及注释 156.3 包装传送带调速监控系统软件 19结 论 22参考文献 23谢 辞 24鞍山科技大学本科毕业设计（论文）1第一章 绪 论1.1 研究背景及课题来源近几年，由于 PET/HDPE 塑料瓶被越来越多地应用到液态食品包装领域，扩大了
6、其在液态食品包装领域中的应用范围。据不完全统计，全球每年用于饮料瓶的塑料容器消费量为 1000 多万吨，并且其产销量正在以每年 10%19%的速度增长。茶饮料、果汁饮料以及功能性饮料经过几年的苦心经营，已经成为饮料市场上稳定、成熟的产品，现在高速中温热包装技术为众多饮料企业提供了最佳的解决方案，既满足了产品的增长率和安全性，又降低了饮料企业的包材成本和运行成本。随着高速中温热包装机技术的日臻成熟，将为更多的国内大、中型饮料生产企业提供先进、稳定、可靠的饮料包装机设备，带来更为直接的成本效益。包装机主要是包装机中的一小类产品， 随着我国酒业的快速发展，啤酒、葡萄酒、黄酒、白酒等酒类产量持续增长，
7、我国饮料酒(不含果露酒、发酵酒精)总产量已达 2878 万千升,同比增长 8.2%。有关专家指出，我国饮料行业是高成长性的行业，成熟饮品增长稳定，新的热点和增长点不断涌现，新兴饮品的增长更快。同时，中国包装机械已发展成世界液态食品行业中有重大影响和极大市场占有率行业。因此，液体包装机市场发展潜力巨大。1.2 研究现状要把包装机产品国产化，要走相当一段的路程，国内现状是“互仿”-互相仿造，在国内仿造，也叫做“内仿”。水平大概一致，今天你有的，明天别人就仿去了。一个包装机行业也就那么几家有自己的机械设计能力来开发新产品。其他的制造商就跟进过来。所以在互联网上我们查找包装机会看到很多产品，但大多雷同
8、。相比较而言，在国外我们考察一些包装机械厂家，他们的产品不论是在外观还是的设计原理上都有比较大的区别。这就是很多国内一些想创新的厂家努力去学习国外产品的原因，操作方法是到国外参加展会，拍些设备图片或直接购买一个设备样品，拿来仿造就可以了。这就是“外仿”，仿造国外的。不管是“内仿”还是“外仿”都是在仿造。自己没有太多的创新和设计。产品就会一直在跟进，跟着别人前进。鞍山科技大学本科毕业设计（论文）2要想超越和创新就必须有自己的机械设计能力，机械设计和研发是包装机最终能国产化的根本前提。1.3 解决方法我国液体包装机要满足包装行业快速发展的需求，并积极参与国际竞争，就必须打破“小而散”的行业态势，在
9、“高精尖”的方向上不断前进。业内人士认为，未来液体包装机将配合产业自动化趋势，在技术发展上朝着机械功能多元化，结构设计标准化、模组化，控制智能化，结构高精度化等几个方向发展液体。因此包装机的发展为食品、药品的现代化加工和大批量生产提供了必要的保证。 本设计就是针对以上而设计的一种以 PLC 可编程控制系统为主导的包装机系统。包装生产线有两条传送带，空桶传送带和包装传送带。生产线分为四个工位，这四个工位完成桶的清洗、吹干、包装、和剔出没有正常完成各个工位操作的桶。生产线启动后，空桶传送带送过来的空桶依次完成上述功能。并进一步通过可编程控制器输出来控制变频器的多段速调速，让电动机转速跟随检测的反馈
10、信号而变化，实现对包装啤酒传送带速度的自动控制，使其与包装机的速度相匹配，提高工业生产的效率。本次设计将可编程控制器和变频器控制进行了充分的结合运用，将可编程控制器的开关量输出端直接与变频器的开关输入端相连，体现了由新的控制器带来新的控制理念的思想。鞍山科技大学本科毕业设计（论文）3第二章 PLC 介绍2.1 PLC 的发展PLC 在 60 年代末到 70 年代中期出现，这时的 PLC 多少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制，定时等。从70 年代中期到 80 年代中后期，微处理器的出现使 PLC 发生了巨大变化。美国，日本，德国等一些厂家开始采用微处
11、理器作为 PLC 的中央处理单元（CPU）。这样，使 PLC 的功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程 I/O 模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使 PLC 的应用范围得以扩大。从 80 年代后期至今，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的 PLC 所采用的微处理器的档次普遍提高。而且,为了进一步提高 PLC 的处理速度，各制造厂商
12、还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得 PLC 软、硬件功能发生了巨大变化，使 PLC 的功能更强大。2.2 PLC 的应用领域目前，PLC 已经广泛地应用于所有的工业部门，随着 PLC 性能价格比的不断提高，过去许多使用专用计算机控制设备的场合也可以使用 PLC。PLC 的应用领域不断的扩大，主要有以下几个方面：（1）开关量的逻辑控制；（2）运动控制；（3）闭环过程控制；（4）数据处理；（5）通信联网。并不是所用的 PLC 都具有上述全部功能，有些小型 PLC 只具有上述部分的功能，但是价格较低。2.3 PLC 的特点鞍山科技大学本科毕业设计（论文）4（1）编程方法简单，易学；（2）硬件
13、配套齐全，用户使用方便；（3）系统的设计、安装、调试工作量少；（4）可靠性高抗、干扰能力强；（5）通用性、适应面广、使用方便；（6）故障率低、维修方便；（7）体积小、能耗低；（8）具有逻辑运算，计时、计数、顺控等功能。2.4 PLC 控制自动包装机系统的优点将 PLC 用于对自动包装机系统的控制，主要是其具有对使用环境适应性强、无故障运行时间长的特性，同时其内部定时器、计时器资源十分丰富，可对目前普遍使用的自动包装机系统进行精确控制，包装传送带控制系统的系统设计目的是利用PLC 和变频器控制电动机转动带动皮带传动，然后将要包装的瓶传送给包装机，达到瓶流速度和包装速度的协调，从而提高工作效率。基
14、于 PLC 的这些好处，所以选择 PLC 为逻辑控制元件。鞍山科技大学本科毕业设计（论文）5第三章 设计方案3.1 自动包装机系统方案设计本设计有分两个步骤，第一个步骤如下，控制要求：包装生产线有两条传送带，空桶传送带和包装传送带。生产线分为四个工位，这四个工位完成桶的清洗、吹干、包装和剔出没有正常完成各个工位操作的桶。生产线启动后，空桶传送带送过来的空桶依次完成上述功能。各个工位的间隔距离相等（大于一个桶的直径），以保证包装传送带电机运行一次，桶可以在各个工位准确到位。输入：生产线启动、停止信号分别为 S1、S2；包装传送带空桶到位光电开关，14 工位的桶到位光电开关依次为 B0、B1、B2
15、、B3、B4 为 1 时桶到位，否则为0；2 工位的吹干检测传感器 B21 吹干时为 1，否则为 0；3 工位的包装完成压力传感器 B31 包装完成时为 1，否则为 0；14 工位推杆阀门（13 工位用于将不合格的桶推出传送带后推杆收回）开到位信号V11OPENED、V21OPENED、V31OPENED、V41OPENED 为 1 时开到位，否则为0；14 工位推杆阀门关到位信号V11CLOSED、V21CLOSED、V31CLOSED、V41CLOSED 为 1 时关到位，否则为0；13 工位清洗、吹干、包装阀门，开到位信号V12OPENED、V22OPENED、V32OPENED、V42
16、OPENED 为 1 时开到位，否则为0；13 工位清洗、吹干、包装阀门，关到位信号V11CLOSED、V21CLOSED、V31CLOSED、V41CLOSED 为 1 时关到位，否则为0。输出：M1、M2 分别为空桶传送带和包装传送带电机的启动、停止输出，为 1时启动，为 0 时停止；14 工位推杆阀门 V11、V21、V31、V41 为 1 时打开，否则关闭；包装阀门 V12、V22、V32 为 1 时打开，否则关闭。设计方法：本步骤中的包装传送带的控制流程是这样的：首先按动启动按钮后，包装传送带空桶位置的光电开关，当没有桶时其输入值为 0，假如包装传送带电机没有运行，则启动空桶传送带电机，知道包装传送带空桶位置有桶为止，然后停止空桶传送带电机。空桶传送带电机停止后，如果推杆全部收回，包装传送带空桶为
