2023年-纯净水生产线.docx
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1、摘要本文阐述了可编程控制器(以下简称PLC)从产生到现在,实现了接线逻辑到存储逻辑的 飞跃;。其功能从弱到强,实现了逻辑控制到数字控制的进步。随着科技的是新月异的飞速发 展,社会经济的发展步伐需要不断加快,更加需要现代化工业的不断进步。一系列自动化生 产设备便出现在生产车间,提高了生产效率,提高了经济效益,带动了整个社会经济发展, 故在此开展了 “罐装机系统设计”的课题。下面介绍该系统设计的内容。文中所述的PLC程序设计已经过多次的实验。按其生产步骤、稳定性等方面,所设计的 PLC程序已验证其正确性了。该系统充分利用了学习中的可编程控制器(PLC)的多方面知识 和方法,。本设计作为毕业设计题目
2、,主要价值在于运用理论与实际相结合,虽然没有百分百 的实现,但也不失这样的价值。如前所述,全球都需要高新科技,来带动整个经济的发展。 自动罐装机是自动化生产技术的代表之一是必不可少的。这一控制系统的实现和应用,充分 体现了 PLC系统在工业的现场的应用,以及根于设计和不同的需求改变数据和状态,还可以 使其应用的范围更加广泛,总之PLC在工业生产上起着很大的作用关键词:罐装机系统、可编程控制器(PLC)、程序设计、梯形图1 .选择用户输入设备、输出设备以及由输出设备驱动的控制对象。2 . PLC的选择。PLC是PLC控制系统的核心部件。正确选择PLC对于保证整个控制系统的技术经 济性能指标起着重
3、要的作用。3 .分配I/O点,绘制I/O连接图。4 .控制程序设计。包括控制系统流程图、梯形图、语句表等的设计。5 .必要是还需设计控制台。6 .编制控制系统的技术文件。包括说明书、电气图及电气元件明细表。3.2.2 PLC控制系统设计的一般步骤PLC控制系统的设计一般可分为以下几个步骤:1 .根据生产的工艺过程分析控制要求,需要完成的动作(动作顺序、动作条件、必须的保护 和连锁等)、操作方式(手动、自动;连续、单周期、单步等)。2 .根据控制要求确定所需要的输入、输出设备。据此确定PLC的I/O点数。3 .选择PLC机型及容量。4 .定义输入、输出点名称,分配PLC的I/O点,设计I/O连接
4、图。5 .根据PLC所要完成的任务及应具备的功能,进行PLC程序设计,同时可进行控制台的设计和 现场施工。3.3 PLC机型的选择这是PLC应用设计中很重要的一步,目前,国内外生产的PLC种类很多,在选用PLC是应考 虑以下几方面。1 .规模要适当输入、输出点数以及软件对PLC功能及指令的要求是选择PLC机型规模大小的重要依据。 首先要确保有足够的输入、输出点数,并留有一定的余地(要有10%的备用量)。2 .功能要相当,结构要合理对于以开关量进行控制的系统,一般的低档机就能满足要求。对于以开关量控制为主,应选用带A/D、D/A转换,加减运算、数据传送功能的低档机。3 .输入、输出功能及负载能力
5、的选择选择哪一种功能的输入、输出形式或模块,取决于控制系统中输入和输出信号的种类、 参数要求和技术要求,选用具有相应功能的模块。此外,还应考虑输入、输出的负载能力, 要注意承受的电压值和电流值。4使用环境条件在选择PLC是,要考虑使用现场的环境条件是否符合它的规定。一般考虑的环境条件有: 环境温度、相对湿度、电源允许的波动范围和抗干扰等指标。第四章 线路保护与生产步骤本次设计是针对工厂流水生产线的自动化生产。在生产的过程中线路的保护是必不可少的。所以本章 分别对开关线路保护部分的元器件,开关的选择以及按钮指示灯的型号选择说明作介绍。同时对流水生产 线过程控制也作了详细的说明。4.1 开关线路保
6、护部分为了使设备更好安全地正常工作,所以电路的设计上要增加保护电路的元件,因而选择以下 一些元器件1 空气开关,用于接通或分断电路。QS2 主电路上装低压熔断器,实现低压配电系统的短路保护。PLC电路上同样也要安装低压熔断器。FU3 低压断路器,既能带负荷通断电路,又能在短路,过负荷和低电压(或失压)时自动跳闸。QF4.2 开关的选择根据不同的情况,可以选择不同的开关,在实际的应用中,用户可以选择自己所需要的 开关类型。本次设计选用下面类型的开关。1 PLC供电开关按钮,使用旋转式开关,通过中间继电器来接通主电路2 手动/自动切换按钮,使用旋转式开关3 系统启动/停止按钮,使用旋转式开关4 紧
7、急停机按钮,使用旋转式开关5 手动前挡板的弹出收回按钮,使用旋转式开关6 手动后挡板的弹出收回按钮,使用旋转式开关7 手动抽/注水动作按钮,使用旋转式开关8 手动升降架的上升下降按钮,使用旋转式开关9 手动漏水槽的前进后退按钮,使用旋转式开关10 手动枪头堵水装置的堵枪动作按钮,使用旋转式开关11 手动总进水电磁阀的开关动作按钮,使用旋转式开关12 手动复位按钮,使用触点式开关4.3 自动罐装机系统总的控制面板上面已经介绍过开关类型选择,下面显示一下控制面板指示板(见图4-1)控制面板指示板4. 4流水线生产过程控制从产品的元器件到产品的成型,都经过很多步骤的,而且是一步一步来的,有次序的。所
8、 以本次设计讲求的是有严谨的逻辑生产次序,如果次序乱了,产品就不能生产出来。PLC自动化控制动作如下:1、电机的启动:由起动按钮启动接触器并发出信号给PLC。传送带电机采用变频调速, 带动传送带恒速运行。2、进瓶:当位于传送带最前端的光电检测器传送信号给PLC计数,当内部计数C2达到一 时(一排共有六个光电传感器)前挡板弹出,当PLC内部计数器C1达到六时后挡板弹出截止进 瓶,进瓶结束,且其它四个光电检测传感器检测到当前位置有瓶与否并相“与”后传送给PLC。3、后挡板动作:当位于传送带最前端的光电检测器传送信号给PLC计数,当内部计数 C1达到六时后挡板弹出。4、抽水:抽水活塞的动作,(水枪已
9、经堵住)与水缸相连的电磁阀打开,由PLC控制气 动电磁阀作用下,大活塞向上移进行抽水,当活塞到达活塞杆上端的传感器时,抽水动作结 束。5、漏水槽前进:当抽水动作和进瓶结束后,在PLC的连续动作控制下,气动阀动作,漏 水槽前移离开原位置,在后端的传感器检测位置到位后,漏水槽前进动作结束。6、升降架下降:漏水槽前进动作结束后,由PLC控制气动阀动作,升降架下降,水枪插 入对应的空瓶子中,由活塞杆下端的传感器检测到位后,升降架下降动作结束。7、注水:升降架下降动作结束后,PLC发出指令控制电磁阀令水枪动作,接着水枪口的 活塞上移,水枪活塞上移到活塞杆上端的传感器位置后,接着PLC发出指令大活塞开始下
10、移注 水,当活塞下移到活塞杆下端的传感器位置时,注水动作结束。8、堵枪:注水动作结束后,水枪活塞下移进行堵枪,当下移到水枪活塞杆下端的传感器 位置,堵枪动作结束。9、漏水槽后退:堵枪动作结束,由PLC控制气动阀动作,漏水槽后退返回原来位置,传 感器检测到位后,漏水槽后退动作结束。10、升降架上升:漏水槽后退动作结束,接着由PLC进行的连动作控制气动阀,升降架上 升,传感器检测到位后,升降架上升动作结束。11、放瓶:空瓶注水结束并提高注水枪后,前挡板缩回放瓶。12、PLC内部计数器清零:由前挡板光电传感器传送信号,PLC内部计数器C0计数达到六时, PLC内部计数清零。13、重复:当所有光电检测
11、传感器发信号给PLC内部计数达到要求时,重复以上动作。第五章检测系统与硬件图在流水线连续性自动化生产过程中,系统的检测是重要的一部分。本章介绍检测部分,检 测部分的元器件以及自动罐装机系统总的硬件图。5.1检测部分在现实的生产过程中,尤其作用于流水线连续性自动化生产过程中,如果出现问题,没 有及时发现,不仅影响正常的生产,还有可能做成安全事故,所以PLC系统检测是比较重要的。主要的检测分为三部分,具体如下:1、由于PLC控制应用于流水线连续性生产过程中,一连串的动作不能有差错,否则影响 正常的生产。所以,如果有问题就应及时发出报警信号。在PLC控制的每一个动作,都设有故 障检测的PLC内部定时
12、器,如果在限定的时间内PLC控制下的活塞和气动阀没有动作,就发出 报警信号,并停止工作。工作人员可以通过PLC内部预设的PLC手动程序来调试,进行故障检 测。2、大水缸内有液位浮标作标记,当液位下降到一个设定值时,通过传感器发信号给PLC, PLC控制电磁阀打开,便会开始往水缸内注水,当液位达到大水缸上湍的传感器位置时,停止 注水。3、水泵注水的份量采用传感器位置式定量控制,即通过配对传感器的位置不同,活塞移 动的位移来确定抽水注水的体积。由PLC控制,活塞向上移,到达上端的传感器时,刚好抽出 设定的容量;活塞向下移,到达下端的传感器时,刚好注出设定的容量。从而达到预定的要 求。5.2检测部分
13、的元器件5.2.1 霍尔传感器霍尔传感器适用于气动、液动、气缸和活塞泵的位置测定亦可作限位开关用。当磁性目 标接近时,产生霍尔效应经放大输出开关信号。与电感式开关比较有以下优点,可安装在金 属中,可并排紧密安装,可穿过金属进行检测。缺点是:距离受磁场强度的影响及检测体接近方向的影响,有可能出现二个工作点,固 定时不允许使用铁质材料。用2个霍尔位置传感器控制水枪的堵塞,位于连接水枪杆的活塞上下位置,两个霍 尔传感器位于竖直下的同一直线上,最上的霍尔传感器A是用来检测水枪的活塞是否完全上 移打开注水。而下面的霍尔传感器B则是检测水枪活塞是否堵住,并向PLC发出信号注水完 毕,可以抽水。而抽水装置上
14、则有两个霍尔传感器。两个霍尔传感器也是在竖直方向下的同一直线上, 位于杆上的最上端霍尔传感器C,则是用来检测抽水的容量和向PLC发出信号抽水完毕,于是 PLC动作电机停止。升降架上需要两个霍尔传感器。也是位于杆上竖直方向下同一直线上,上端霍尔传感器 E是为了检测架上移水枪已经离开瓶子,下端霍尔传感器是为了检测加下移水枪到达瓶口,可 以开始注水。(上升下降架由两个活塞控制)本设计采用103SR12AT型开关型霍尔位置传感器,共需要8个103SR12AT型开关霍尔位 置传感器。103SR12AT 的特点: 电流沉或源输出 坚固、密封螺纹封装,NEMA3, 3R, 3S, 4 , 12和13 20
15、#,6英寸长多股纹合线,颜色编号或1米护套线 可调式安装方法 不锈钢外壳型号可选103SR12A-1的技术参数见表5T。表5T 1O3SR12A-1的技术参数供电电压(VDC)6-24供电电流(mA最大值)10输出电压(V最大值)(Vs-1.5)输出电流(mA最大值)20磁类型单极磁特性与温度关系GmT最大动作点49549.50 70最小释放点12012.0最小回差404.0最大动作点35035.025 (典型最小释放点24524.5值)最小回差858.5光电传感器光电开关是一种具有开关量输出的位置传感器。它是利用被检测物体,对红外线光束的 遮光或反射来检物体的有或无、光电开关检测不局限于金属
16、对其他物体均可检测。它可与微 机联网、也可直接驱动继电器、计数器、接触器、达到自动控制目的。在传送带上,需要六个光电传感器。由左至右分别为#1、#2、#3、#4、#5、#6,光电传 感器#1、#6单独与PLC相连,而#2、#3、#4、#5则相“与”与PLC相连。所有光电传传感器 都负责检测瓶子是否到位,而#1且发出信号让PLC内部计数,计数达到一时前档板弹出,计 数达到六时后档板弹出截止进瓶,然后清零。而#6则使PLC内部计数达六时,后档板收回, 开始进瓶。本设计采用镜面反射传感器0G5046,本设计共需要6个0G5046型镜面反射传感器。镜面反射式光电传感器,它的发光器和接收器装在同一个机壳
17、中,使用一只反射镜把发 光器产生的光线反射到接收器上。当目标物体阻挡了光电传感器送往反射镜的光线时,便把 目标物体检测出来。一般地讲,与漫射型传感器相比,镜面反射式传感器的敏感距离比较大, 这是因为,与大多数目标物体的反射率相比,反射镜的反射效率很高。在镜面反射式传感器 中,目标物体的颜色和表面光洁度不会影响敏感距离,然而在漫射型传感器中,目标物体的 颜色和表面光洁度会影响敏感距离。在安装镜面反射传感器时应先将传感器和反射镜面对面安装后,连接电源;后再调节传 感器或反射镜面的上下左右位置,使传感器的指示灯变亮;最后可靠安装两者后,并校对使 其检测到目标;如果被测物的反射率比发射镜面高,它会发生
18、误动作,因此,在传感器和被 测物留有足够的空间,或把被测物和光轴成30-45度的角度。0G5046的技术参数见表3-2表3-2 0G5046的技术参数光点直径(mm)262 (RW = max.)工作电压V24DC电流负载开关输出mA 功能控制输出mA20010短路保护脉冲的反极保护是超载保护是电压降开关输出V 功能控制输出V2,53,5耗用电流mA32开关频率Hz500Lichtart反射器红光660 nmEMVEN 60947-5-2外壳材料PC Copolymer保护等级IP 67 回材料外壳/镜组PMMA电磁阀电磁阀的工作原理:当卷绕在铁心上的线圈中流过电流时,电磁铁有磁性,吸引阀芯向
19、 左移动,流体的通路被接通。当切断线圈中电流,电磁铁失去磁性,在弹簧的作用下,阀芯 向右移动,流体的通路被切断。抽水装置需要1个电磁阀,当需要抽水时,电磁阀打开,而注水时电磁阀关闭。大水缸需要1个电磁阀,用来控制储水缸与外部水管连接。当储水缸液位低于液位下限 时,电磁阀打开注水,水满时,由浮力式液位计来控制电磁阀关闭。抽水装置与水枪相连的软管也需要1个电磁阀,当抽水时阀门关闭,注水时打开。本设计采用ZCFTF进口大通径耐腐蚀电磁阀,共需要3个ZCFTF进口大通经耐腐蚀电 磁阀。该电磁阀用于各种常温、高温、低压、高压场合,适用于食用超净流体、腐蚀性流体。ZCFTF的特点: 不锈钢阀体采用热锻成型
20、工艺、体积小、外形精细美观 所需部件全部采用数控机床加工,确保电磁阀的精度与可靠性 不同的使用介质,采用针对性的密封,更加提高电磁阀合理性 特殊场合可持续长时间通电,采用耐高温密封材料,介质流体温度可达220 采用新颖巧妙的活塞结构,使其原理更富有科学性,寿命长是同类产品的十 倍以上 合理设计主阀带有中心轴、给每次动作增加同心度,达到稳定性高、无锤冲、 长寿命表3-3ZCF-1F技术参数工作压力(Mpa)0-0.6 0. 031. 6介质种类空气、煤气、水、超净流体、腐蚀气体、中 高温蒸汽、中高温液体、油品等介质温度()60额定电压(V )DC: 24V公称通径(mm)40流量系数(Kv值)2
21、6阀体材质304不锈钢和316不锈钢5.2.4 浮力式液位计浮力式液位计用来检测储水缸的液位高低。本设计采用1个FLYW浮力式液位变送器:这一产品适用于绝大多数液体介质的液位测 量,广泛应用于石油、化工等行业。工作原理:通过检测作用在垂直悬挂在力传感器2上的具有恒定的截面积,且平均密度 大于被测介质密度的测量杆1上的浮力,来算出液面的高度。FLYW浮力式液位变送器的特点: 由于测量杆与力传感器被耐腐的隔离膜隔开,测量杆可以用任何材料制成,因此可以 测量任何液体(酸、碱、盐或溶剂); 测量杆可以制成多节的(螺纹连接),所以量程可以做得较大,而且在运输、储存、 安装时都较方便;标定十分容易,即可用
22、法码标定; 耐腐蚀、寿命长。安装和使用条件: 安装时杆系必须垂直; 不适用于液面波动较大,或者振动较大的介质,也不适用于强粘滞或能在测量杆上析 出结晶的介质中工作。5.2.5 气动阀本设计中所有到的活塞都用气动的。气动阀接到输出的气压信号,气源信号压力分别输入执行机构活塞左、右二气室,由于 输入活塞左、右二气室的气源压力不同,形成压差,推动活塞作直线运动。本设计采用Q641F型气动球阀,本设计共用了 6个Q641F型气动球阀。用 途:系列气动球阀广泛适用于天然气、油品、化工、冶金、造纸 电办、矿业,印染、 生物制药,日用化工,食品饮料,水处理及空气处理等行业的流体自动控制或调节控制, 与自动化
23、气动仪表配套使用。气动执行器:采用新型系列GT型气动执行器,有双作用式和单作用式(弹簧复位),齿 轮齿条传动,安全可靠;大口径阀门采用系列AW型气动执行器拔叉式传动,结构合理,输出 扭矩大,有双作用式和单作用式(弹簧复位)。独特的阀座密封结构:浮动式球阀采用唇型弹性密封圈结构设计,保证密封的可靠性对 于低压、超低压或真空工况用球阀,采用板簧加载的阀座密封结构,能确保球阀长期可靠的 密封。中、高温球阀的阀座材料可选用对位聚苯或金属材料。固定式球阀根据压力的大小、介质性质及密封要求的不同而选择球前密封结构、球后密封结 构或前后双密封结构。中、高温球阀的阀座材料可选用对位聚苯或金属材料。表5-5 Q
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