基于PLC纯净水灌装线控制器的设计

1、第一章引言自动罐装机在许多生产企业都得到广泛使用，特别足用plc来控制的自动罐装机系统，自动罐 装机应用范围很广，例如：奶粉生产，化妆品，饮料行业，纯净水等等，总而言之，生产领域中有 液体或是颗粒状的，自动罐装机在那都有用武之地。可想而知，自动罐装机在生产工业方面起着举 足轻重的作用。在市场经济的刺激下，许多商家为了取得更大的利益，不断要求要提高生产效率, 所以需要把自动罐装机设计得更加完善、更加有效率、更加安全和耐用。本设计为纯净水的自动罐装机系统设计，共分为七章：第一章引言部分，简单介绍现在我国罐 装机的状况。第二章plc的一些相关概念，内容包拈plc的定义，主要特点，以及艽应用范围和发

2、展趋势。第三章介绍plc的系统设计，内容乜拈plc设计的基本原则，主要内容及一般步骤，plc 机型的选择。第四章自动罐装机系统的线路保护和生产步骤，内容拈开关线路的保护，开关的选 择，自动罐装机系统总的控制面板，按钮指示灯选型说明，流水线生产过程控制。第五章介绍自动 罐装机系统的检测系统与硬件图，内容毡拈检测部分，检测部分的元气件，自动罐装机系统总的硬 件表，自动罐装机系统总的硬件剖面图。第六章介绍自动罐装机系统的plc程序设计，内容包拈自 动罐装机系统没计的plc控制器的输入输出点总拈，自动罐装机系统没计的plc控制器的梯形图， 自动罐装机系统设计的plc指令表及其注释。第七章介绍系统组态王

3、仿真主要是仿真软件一组态王6. 5的简介。在设计时充分考虑到现代罐装机的特点和要求，充分注意到了在生产过程屮遇到突发性事件 时，系统应作岀的动作，各个环节都可以独立出来运行进行调试，做到安全生产，把生产中有可能 遇到的危险减到最低。本没计在设计和写论文时得到了指导老师龚运新老师的指导，他耐心地，详尽地讲述了现代罐 装机系统的每一个环节，和现在工厂对罐装机系统的要求，使自动罐装机系统设计和论文得以顺利 完成。由于我们的水平有限，没计和论文屮难免存在不当之处，恳请各位老师批评指正。第二章plc概念2.1 plc的定义plc问世以来，尽管时问不讼，但发展迅速。为了使其生产和发展标准化，美国电气制造商

4、协 会 nema (national electrical manufactory association)经过四年的调查工作，于 1984 年首 先将其正式命名为pc (programmable controller),并给pc作了如下定义：“pc是一个数字式的电了装置，它使用了可编程序的记忆体储存指令。用来执行诸如逻辑， 顺序，计时，计数与演算等功能，并通过数字或类似的输入/输出模块，以控制各种机械或工作程 序。一部数字电子计算机若是从事执行pc之功能着，亦被视为pc,但不拈鼓式或类似的机械式 顺序控制器。”以后国际电工委员会(tec)又先后颁布了 plc标准的草案第一稿，第二稿，并在19

5、87年2月通 过了对它的定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类 可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向 用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其 有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充.其功能的原则设计。”总之，可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具宥丰富 的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用， 在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根

6、据控制要求进行设计编制。2. 2 plc的主要特点1. 高可靠性，抗干扰能力强(1) 所宥的i/o接i电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与plc内部电路之间电气上隔离。(2) 各输入端均采用k-c滤波器，其滤波时间常数一般为l(t20ms.(3) 各模块均采用屏敝措施，以防止辐射干扰。(4) 采用性能优良的开关电源。(5) 对采用的器件进行严格的筛选。(6) 良好的q诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，cpu立即采用宥效 措施，以防止故障扩大。(7) 大型plc还可以采用由双cpu构成冗余系统或有三cpu构成表决系统，使可靠性更进一步提2. 丰富的i/o接口模块plc针对不同的工

7、业现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电 位；强电或弱电等。冇相应的t/0模块与工业现场的器件或设备，如：按钮；行程开关；接近开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀等直接连接。另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接u模块；为了组成工业局部网络，它还有 多种通讯联网的接口模块，等等。3. 采用模块化结构为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型plc以外，绝大多数plc均采用模块化结构。 plc的芥个部件，包括cpu，电源，i/o等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起 来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。4. 编程简单易学，深受工程技术人员欢迎p

8、lc的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要兵备计算 机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。5. 系统设计周期短，安装简单，维修方便plc不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与 plc相应的i/o端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解 运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅 逨恢复运行。2.3 plg的功能1. 逻辑控制2. 定吋控制3. 计数控制4. 步进（顺序）控制5. pid控制6. 数据控制：plc具有数据处理

9、能力。7. 通信和联网8. 其它：plc还宥许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如：定位控制模块，crt 模块。2. 4 plc的应用范围和发展趋势2.4.1 plc的应用在发达的工业国家，plc已经广泛地应用在所冇的工业部门。随着其性能价格比的不断提高， 应用范围也在不断扩大，主要有以下儿个方面。1. 数字量的逻辑控制plc具有“与”、“或”、“非”等逻辑指令，可以实现触点和电路的串、并联，代替继电器进行组合 逻辑控制、定时控制与顺序逻辑控制。数字量逻辑控制可以用于单台设备，也可以用于cj动生产线, 其应用领域已遍及各行各业，甚至深入到家庭。2. 运动控制plc使用专用的运动控制模块

10、，对直线运动或圆周运动的位置、速度、和加速度进行控制，可实现 单轴、双轴、3轴和多轴位置控制，使运动控制与顺序控制功能冇机地结合在一起。plc的运动控制 功能广泛地用于各种机械，如金属切削机床，从属成形机械、装配机械、机器人，电梯等场合。3. 闭环过程控制过程控制是对温度、压力、流量等连续变化的模拟量的闭环控制。plc通过模拟量i/o模块，实现模 拟量和数字量之间的a/d转换和d/a转换，并对模拟量实行pid控制。现代的大屮型plc般都有pld 闭环控制功能，这一功能可以用戸10子程序或专用的ptd模块来实现。其ptd闭环控制功能已经广泛 地应用于塑料挤压成形机、加热炉、热处理炉、锅炉等设备，

11、以及轻工、化工、机械、冶金、电力、 建材等行业。4. 数据处理现代的plc具有数学运算，、数据传送、转换、排序、和查表等到功能，可以完成数据的采集、分析 和处理。这些数据吋以与储存在存储器中的参考值比较，也吋以用通信功能传送到别的智能装置, 或者将它们打印制表。数椐处理一般用于大型控制系统，如无人柔性制造系统，也可以用于过程控 制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。5. 通信及联网plc的通信包括主机与远程i/o之间的通信、多台plc之间的通信、plc与其他智能控制设备（如计算 机、变频器、数控装置）之间的通信。plc与其他智能设备一起，可以组成“集中管理、分散控制” 的分介式控

12、制系统。必须指出，并不是所有的plc都具有上述全部功能，有些小型plc只具有上述的部分功能，但是价格 较低。2.4.2 plc的发展趋势长期以来，plc始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供 了非常可靠的控制应用。苏主要原因，在于它能够为0动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解 决方案，适合于当前工业企业对g动化的需要。另一方面，plc还必须依靠其他新技术来面对市场 份额逐渐缩小所带来的冲击，尤其是丄业pc所带来的冲击。plc需耍解决的闷题依然是新技术的釆 用、系统开放性和价格。plc技术展的最终趋势仍然是人们所争论的焦点之一。大多数人认为，plc将会继续失去市场

13、份额；更有甚者认为，在工业pc面前，plc将会一步一步走向死亡；但也冇一部分人相信，一些特 殊工业应用领域仍将为plc提供一定的市场份额。在全球工业计算机控制领域，围绕开放与再丌放过程控制系统、幵放式过程控制软件、开放 性数据通信协议，己经发生巨大变革，几乎到处都有plc,但这种趋势也许不会继续发展下去。随 着软plc(softplc)控制组态软件技术的诞生与进一步完善和发展，安装有softplc组态软件和基于 工业pc控制系统的市场份额止在逐步得到增忪，这些事实使传统plc供应商在思想上已经发生丫戏 剧性的变化，他们必须面对现实，在传统plc的技术发展与提高方面作出更加开放的高姿态。对于 控

14、制软件來讲，这是plc控制器的核心，plc供应商正在句工业用户提供开放式的编程组态工具软件, 而且对于工业用户表现得非常积极。此外，开放式通信网络技术也得到了突破，其结果是将plc融 入更加开放的工业控制行业。总的说来，plc的发展趋势可以概括为：1、向高性能、高速度、大容量发展2、向微型plc发展3、大力开发智能型i/o模块和分布式i/o子系统4、plc编程语言的标准化6、plc通信的易用化和“傻瓜化”7、plc的软件化与pc (个人计算机)化8、plc与现场总线的结合2. 5 plc基本概念可编程控制器(programmable controller)是计算机家族屮的一员，是力丄业控制应用

15、 而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程邀辑控制器(programmable logic controller),简称plc，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置 的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称pc。 但是为了避免与个人计算机(personal computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称 plc。2.6 plc发展历史起源：1968年美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求。1969年，美国数字 设备公司研制出了第一台可编程控制器pdp-14 ,在美国通用汽车公司的生产线上试用成 功，首次采用程序化的手段应用

16、于电气控制，这是第一代可编程序控制器，称programmable, 是世界上公认的第一台plc。1969年,美国研制出世界第一台pdp-141971年，日本研制出第一台dcs-81973年，德国研制出第一台plc1974年，中国研制出第一台plc发展：20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使plc 增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的 plc为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方便和 反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为programmable logic controller

17、(i)lc) o第三章plc的系统设计3.1 plg控制系统设计的基本原则plc控制系统的设计应遵循以下基本原则：1. plc控制系统控制被控对象最大限度地满足工艺的要求。设计前，应深入现场进行调查研究， 搜索资料，并与机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合，共同制定控制方案，协同解 决设计中出现的各种问题。2. 在满足工艺要求的前提卜力求使控制系统应安全、可靠、实用，且易于维修。3. 在满足控制要求的前提下，系统应力求简单、经济，性能价格比高。4. 考虑到今后的发展和工艺的改进，在硬件配置上应留有一定的裕量。3. 2 plc控制系统设计的基本内容和一般步骤3.2.1 plc控制系统设计的基

18、本内容plc控制系统是由plc与用户输入、输出设备连接而成的。因此，plc控制系统设计的基本内容 应包括以下内容。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. 根椐生产的工艺

19、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、cl动；连续、单周期、单步等）。2. 根据控制要求确定所需耍的输入、输出设备。据此确定plc的1/0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 施丄。3.3 plc机型的选择fx2n 型本文章对于plc机型的选择是选用日本三菱plc fx2n-64mr型，并实现了如何利用日本三菱plcfx2n进行纯净水灌装生产流水线的控制，实现了纯净水灌装的自动化，

20、提高了生产效率，降低了劳动强度这是plc应用设计中很重要的一步，前，岡内外生产的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机型规模大小的重耍依据。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）。9 th台匕亜和ai亜厶押对于以开关量彳制的u系统，一般的低档机就能满足要求。对于以开关量控制为主，带少量模拟量控制的系统，应选用带a/d、d/a转换，加减运算、数裾 传送功能的低拷机。3.输入、输出功能及负载能力的选择选择哪一种功能的输入、输出形式或模块，取决于控制系统屮输入和输出信号的种类、

21、参数要 求和技术要求，选用具冇相应功能的模块。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、电源允许的波动范鬧和抗干扰等指标。第四章线路保护与生产步骤木次设计是针对工厂流水生产线的自动化生产。在生产的过程屮线路的保护是必不可少的。所以木章分别对 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。同吋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，w而选择以下

22、一些元 器件1 空气开关，用于接通或分断电路。qs 2 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，乂能在短路，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，可以选择不同的幵关，在实际的应用中，用户可以选择自己所需要的开关类 型。木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/cl动切换按钮，使用旋转式开关3 系统启动/停止按钮，使用旋转式幵关4 紧急停机按钮，使用旋转式开关5 手动前挡板的弹出收冋按钮，使用旋转式开关6 手动后挡板

23、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，使用旋转式幵关9 手动漏水梢的前进后退按钮，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卜.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）控制而板桁示板故障及调试部分升降架升/降纽带启动/停plc供电开/关抽/注水动作漏水漕进/出系统ri动/停机总进水阀动堵枪动作手动/自动切前捫板进/出后扔板进/出紧急停机父位图4-14. 4流水线生产过程

24、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。所以木 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：由起动按钮们动接触器并发出信号给plc。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c1达到一时前挡 板弹出，当plc内部计数器co达到六时后挡板弹出截止进瓶，进瓶结朿。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c2达到 六时后挡板弹出，进行下一批灌装。4、抽水：抽水活塞的动作，（水枪已经堵住）与水缸相连的电磁阀打开，

25、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朿肜，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肜，接着plc发出指令大活塞开始卜移注水，当活塞 下移到活塞杆下端的

26、传感器位置吋，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、漏水梢后退：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，漏水梢后退动作结束。10、升降架上升：漏水槽后退动作结朿，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，前挡板缩冋放瓶。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计数达到六吋，plc 内部计数清零。13、重复：当所有光电检测传感器发信号给plc内部计数达到要求

27、时，重复以上动作。第五章检测系统与硬件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，如果山现问题，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，一连审的动作不能宥差错，否则影响正常的 生产。所以，如果冇问题就应及时发出报警信号。在plc控制的每一个动作，都设冇故障检测的plc 内部定时器，如果在限定的时问内plc控制下的活

28、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、大水缸内冇液位浮标作标记，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，到达下端的传感器吋，刚好注出设定的容量。从而达到预定的要求。5.2检测部分的元器件5.2.1霍尔传感器霍尔传感器适用

29、于气动、液动、气缸和活塞泵的位置测定亦可作限位开关用。当磁性口标接近 吋，产生霍尔效应经放大输出开关信号。与电感式开关比较冇以下优点，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，岡定时不 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。而卜*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。iflj杣水装置上则冇两个霍尔传感器。两个霍尔传感器也是

30、在竖直方向下的同一直线上，位于打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。也是位于杆上竖宵方句下同一寅线上，上端霍尔传感器e是为 了检测架上移水枪己经离开瓶子，下端霍尔传感器是为了检测加下移水枪到达瓶门，讨以开始注水。 （上升下降架由两个活塞控制）本没计采用103sr12a-1型开关型霍尔位置传感器，共需要8个103sr12a-1型开关霍尔位置传感 器。103sr12a-1 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 #,6英寸长多股纹合线，颜色编号或1米

31、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5-1。表5-1 103sr12a-1的技术参数供电电压（vdc）6-24供屯屯流（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最人动作点49549. 50 70oc最小释放点12012.0最小回差404.0最大动作点35035.025°c (典型最小释放点24524. 5值）最小回差8电容式传感器hi容式压力传感器（capacitive type pressure transducer）,是一种利用hi容敏感元件将被 测压力转换

32、成与之成-定关系的电量输出的压力传感器。它一般采用圆形金属薄膜或镀金属薄膜作为电容器的一个电极，当薄膜感受压力而变形吋，薄 膜与固定电极之间形成的电容量发生变化，通过测量电路即可输出与电压成一定关系的电信号。电 容式压力传感器屈于极跑变化型电容式传感器，可分为单电容式压力传感器和差动电容式正力传 感器，而本文则采用单电容式传感器。单电容式传感器：它由圆形薄膜与固定电极构成。薄膜在压力的作用下变形，从而改变电容器 的容量，.其灵敏度人致与薄膜的面积和压力成正比而与薄膜的张力和薄膜到固定电极的距离成反 比。另一种型式的固定电极取凹形球面状，膜片为周边固定的张紧平面，膜片可用塑料镀金属足的 方法制成

33、。这种型式适于测量低压，并冇较高过载能力。还可以采用带活塞动极膜片制成测量高压 的单电容式压力传感器。这种型式可减小膜片的直接受压面积，以便采用较薄的膜片提高灵敏度。 它还与各种补偿和保护部以及放大电路整体封装在一起，以便提高抗干扰能力。这种传感器适于测 量动态高压和对飞行器进行遥测。单电容式压力传感器还冇传声器式（即话筒式）和听诊器式等型 式。（如图1）川线绝缘休球面电极张紧平膜片1 单电容式压力传感器5.2.3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，电磁铁宥磁性，吸引阀芯向左移动, 流体的通路被接通。当切断线圈屮电流，电磁铁失去磁性，在弹簧的作用下，阀芯向右移动，流体 的

34、通路被切断。抽水装置需要1个电磁阀，当需要抽水吋，电磁阀打开，而注水吋电磁阀关闭。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吋，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。拙水装置与水枪相连的软管也需要1个电磁阀，当拙水时阀门关闭，注水时打幵。本设计采用zcf-1f进口大通径耐腐蚀电磁阀，共需要3个zcf-1f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。zcf-1f的特点:不锈钢阀体采用热锻成型工艺、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

35、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吋间通电，采用耐高温密封材料，介质流体温度可达220°c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、k寿命表3-3zcf-1f技术参数工作压力（mpa）00. 6 0. 031. 6介质种类空气、煤气、水、超净流体、腐蚀气体、屮 高温蒸汽、中高温液体、汕品等介质温度cc）<60额定电压（v ）dc： 24v公称通径（酗）40流量系数（kv值）26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

36、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fh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，测量杆讨以用任何材料制成，w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，即可用法码标定；耐腐蚀、寿命长。安装和使用条件.安装吋杆系必须垂直；不适用于液面波动较大，或者振动

37、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，由于输入洒 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，本设计井用了 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，h用化工，食品饮料，水处理及空气处理等行业的流体s动控制或调节控制，与自动化气 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

38、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，冇 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k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人小、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。屮、高温球阀的阀座材料可选用对位聚苯或金属材料。表5-5 q641f技术参数压力等级公称压力pn (mpa)磅级(class)1.62. 54. 06.410.015

39、0300400600实验压 力(mpa)壳体实验2.43. 756.09.815.03.037.510.215.0181.762.754.47.0411.02.25. 57.4811.0密实气封验0. 6 (mpa)诂用介质阀体材质crp水，蒸汽，汕品，液 化气等硝酸类腐蚀性介质 等醋酸类腐蚀性介质等特殊介质含奋硫化氢的大然气介质；川于钢铁及奋色金屈冶炼的煤粉，铝粉输送 系统；用造纸行业的纸浆输送及其它含有颗粒，短纤维的介质等。5.2.6热继电器热继电器是利用电流的热效应原理来工作的保护电器，它在电路中主要用作电动机的过载保护。 jrs5(th-k)系列热继电器适用丁交流50hz,电压至660

40、v，电流至105a的长期工作或间断长期工作的一般交流电动机的过载及断相保护。该热继电器具有断相保护，温度补偿，脱扣指示功能，外能tl动与手动复位，动作可靠。木设计采用jrs5-12/z(th-k12),整定电流范w (a)为9135.2.7熔断器熔断器是一种最简单有效的保护电器，广泛应用于低压:配电系统和各种控制系统中，主耍用作短路保护，m时也 是单台电气设备的重要保护元件之一。熔断器与开关电器组合可构成各种熔断器组合电器，使开关电器附加矫路 保护功能。rl6系列螺旋式熔断器适用于交流50hz,额定电压至500v,额定电流至63a的线路屮作电气设备的短路或过 载保护之用本设计采用rl6-25系

41、列熔断器，额定电压为380v，额定电流为10a。5.2.8接触器接触器是一种用來自动接触和断开主电路，大容量控制电路的控制电器，其主要控制对象是电动机，也可川于其 它电力负载。接触器不仅可川來频繁地接通或断幵带负份电路，而且能实现远距离控制，还具奋失压保护功能， 因而被广泛使用。木设计采用lg接触器9-22 (a) 特点:机械寿命2500万次，屯气寿命250万次。 额定电流：9a 额定电压：380v5.2.9电动机本设计屮采用的电机是莱州市玉龙橡塑制品有限公司生产的60kty(j)系列单相可逆永磁同步 电机，它是一种电机与减速箱可分合，能控制正反运转的永磁爪极式同步电机。该产品具有体积小、 重

42、量轻、功耗小、力矩大、安装方便等特点。电机在额定频率下转速不受电压的影响，保持恒定不 变。该产品可广泛应用于：电动窗帘、电动晾衣架、冷暖通阀门、电动广告、监控设备、自动化仪 器仪表等。60kty (j)的技术参数见表5-6表5-6 60kty (j)技术参数额定电压 ac/v24， 220电源频率hz50适配电容uf1525/450v , 0.270.4/450v起动电fr<18，<150ac/v额定功率w25空载电彡300，<80流ma绝缘耐彡 1500压 acv/1s额定转速2.55815203050r.p.m额定转距&彡 70>45>25>18

43、>12>7kg.cm1305.3自动罐装机系统总的硬件剖面图模拟工厂实际生产需要的设计要求，划出了一个自动罐装机系统总的硬件剖面图，具体到每 -个元器件的型号，活塞移动的位移，罐的大小和水缸的容量。自动罐装机系统的总硬件剖面图见图5-3。电容式传感器2个图5-3系统总的硬件图第六章plc程序设计这一章是本次自动罐装机系统设计的重点,也是本次没计的核心部分.将通过plc编程将罐装 机实现0动化。6.1自动罐装机系统设计的plc控制器的输入输出点总括plc控制器有输入点和输出点，木次设计，信号通过以卜*的输入点输入到plc控制器内部，然 后发出控制信号从以1的输出点输出，从而达到plc

44、自动化控制的目的。具体到每一个输入点和输 出点的作用如下：（1）plc控制器的输入点x0:传送带上的电容式传感器#1 （即靠近后挡板的）输入点 xi:传送带上的电容式传感器#2 （即靠近前挡板的）输入点 x3:抽水装置上的上端霍尔传感器cy1输入点x4:抽水装置上的下端霍尔传感器cy2输入点 x5:升降架上的活塞杆上的上端霍尔传感器sj1输入点 x6:升降架上的活塞杆上的十*端霍尔传感器sj2输入点 x7:漏水梢动作装置上的后方霍尔传感器dy1输入点 x10:漏水槽动作裝置上的前方霍尔传感器dy2输入点xii:枪头堵水装置动作用的活塞杆上的上端霍尔传感器di输入点 x12:枪头堵水装置动作用的

45、活塞杆上的下端霍尔传感器d2输入点 x13:用于大水缸液位计测量液位附在缸靖外边的上端霍尔传感器yy1输入点 x14:用于大水缸液位计测量液位附在缸壁外边的下端霍尔传感器yy2输入点 x21:手动前挡板的弹出收回控制输入点x22:手动后挡板的弹出收回控制输入点 x23:手动抽水注水动作的活塞控制输入点 x24:手动升降架的上升下降控制输入点 x25:手动漏水槽的前进后退控制输入点 x26:手动枪头堵水装置的堵枪动作控制输入点 x27:手动总进水电磁阀的开关动作控制输入点 x30:手动复位触点式按钮控制输入点 x31:手动胤带的启动停止旋转按钮控制输入点 x32:手动自动切换幵关旋转按钮控制输入

46、点 x33:手动系统泊动停机幵关旋转按钮控制输入点（2）plc控制器的输出点y0:前挡板控制点（校制前挡板的弹出和收冋）的输出点y1:后挡板控制点（控制后挡板的弹出和收回）的输出点y2:抽水装置上的活塞，上升动作（电磁阀打开）控制点的输出点y3:抽水装置上的活塞，下降动作（电磁阀关闭）控制点的输出点y4:升降架动作装置：活塞动作，升降架上升动作的输出点y5:升降架动作装置：活塞动作，升降架下降动作的输出点y6:漏水槽动作向前移动（即离开原来位置）的输出点y7:漏水槽动作向后移动（即返冋原來位置）的输出点y10:堵塞水枪动作：活塞上升移动（准备注水）控制点的输出点y11:堵塞水枪动作：活塞下降移

47、动（注水结束）控制点的输出点y12:通过液位计的检测，大水缸的电磁阀的动作控制：电磁阀打开控制输出点y13:通过液位计的检测，大水缸的电磁阀的动作控制：电磁阀关闭控制输出点y14:电动机的输出点y31:报警显示信号灯，报警信号，复位输出信号控制输出点（3）plc控制器的内部使用的定时器，计数器，中间继电器 丁0，丁1，丁2，丁3，丁4，丁5，丁6，丁7:八个卩1内部定时器，分别为33定时控制 t8,t9:两个plc内部定时器，分别为180s定时控制co，ck分别为plc内部计数器，预设计数值为6,进行动作控制 c2:为plc内部计数器，预设计数值为1，进行动作控制 ml，m2:分别为plc内部

48、的屮间继电器6. 2自动罐装机系统的流程3升堵7抽降水水3水怆活下后下苕下降降移降3关闭程序开始自动控制闵水笮后退到达后限&6. 3自动罐装机系统设计的plg控制器的梯形plc控制器的梯形图直观地反映plc程序的可读性，可以更快更好地了解到plc控制方而的 原理。自动罐装机系统设计的plc控制器的梯形图如下所示x031h卜x032y031 xooo _i hxoo1h h-<cok6:-<c1k1-<c2k6-<c3k1co h卜< yooi coclh hc3 h hx003-4xoiixoyx0044xoo4-i kx012-44x012 h hcy0

49、14cy000cy002cy006)<t1k3fy005<t2k3fyo1o<t3k3)fy003<t4k3cyou<t5k3cy004<tgk3cy007二a?x005x011x004j i1 i1 i(y000< you<t8k3-i-rx013 :kf< y012-i<t9k180< y013-.-r<t10k180j°htf-y005-4y010-4y003t4h hyou-4nx032 h卜x033 -1卜x021dl-x022d卜x023-ii-x023x024 x025lhx025x026lhx026 oh k3f yoh-rstco-rstcl-rstc2-rstc3< y031t6卜nnx003-4-xooex0074xo1oxo1