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自动罐装系统的PLC控制的软件系统设计案例

目录

TOC\o1-3\h\u7295自动罐装系统的PLC控制的软件系统设计案例 1

303141.1功能实现 1

252691.2控制系统设计 2

285101.1.1控制系统流程图 2

219371.1.2程序设计 5

151031.3模拟量处理 8

191211.4人机交互界面设计 10

根据本系统的任务及设计要求，选择使用西门子TIA博途软件S7-1500作为控制系统，实现传送带的启停、自动灌装、称重处理等功能，完成自动罐装生产线的设计。

1.1功能实现

自动罐装控制系统主要由几个部分组成，分别是传送带的启停控制、自动灌装控制、成品称重和自动计数控制，生产线运行灯、暂停灯控制，上述控制功能通过设计PLC的程序实现。

（1）传送带功能。传送带的作用是传送桶到生产线上的各个环节上，是保持生产连贯性的设备，在自动灌装、称重、推垛工序，都有接近传感器感应桶的到来，输出信号到PLC控制系统，自动控制传送带的启动和停止，整个生产过程使用一条传送带，保持连贯。

（2）灌装功能。当空桶传送到灌装设备附近，经过接近传感器的检测，输出信号，经过PLC控制系统接受输入信号，相应的程序设计开始运行，输出信号，接近开关就会控制传送带停止，当空桶就位后，灌装设备开始工作，灌料阀门打开，按照PLC程序设定好的灌装时间进行灌装，管理人员可以对灌装的时间进行设定。当灌装时间到，灌装阀门关闭，传送带启动运行，带着成品向下一个工序出发。为防止在灌装环节中，空桶没就位就开启灌装阀门或是在自动灌装还没结束时传送带就启动运行，导致桶的移位，在设计时应该进行互锁设计。

（3）称重功能。在灌装结束后，成品传送到称重点位进行称重，称重数值经过模-数转换后显示出来，在人机界面上可以直观的看到，称重环节的作用是确定成品的重量，当成品重量在限定的范围值内时，判定合格，否则成品超限，报警灯亮起，提醒管理人员成品不合格。

（4）自动计数功能。对产品的成品数量、碎瓶数量进行统计，对成品的合格数进行统计，计算出产品的合格率、废品率，整体上把握生产线的性能、功能好坏，有利于后续对生产线整体的改造提升。

（5）各个灯的亮暗控制功能。亮、暗灯可以表明生产线的运行状态，各个工序是否出现问题，设备发生故障时，警示操作人员进行相应的操作，是不可或缺的一环。

1.2控制系统设计

1.1.1控制系统流程图

根据灌装生产线PLC控制系统的工艺技术要求和总体工作流程，设计灌装生产线的PLC控制总体流程图如图4-1所示。

图4-1PLC控制总体流程图

由图4-1来看，是由PLC控制系统配合外围设备来控制生产线的运行，程序运行时，判断自动取桶位是否有桶存在，如果有，则由机械手臂自动取桶放置到传送带上，由传送带传送到达灌装点位，进行灌装，否则，PLC输出信号控制报警灯亮起，提醒操作人员加桶。在灌装点位上，若检测到存在空桶，传送带停止运行，灌料阀门打开，按照程序设定灌装时间进行灌装，否则等待空桶传送到灌装点位。在判定灌装设定时间结束后，关闭灌料阀门，并传送到称重点位进行称重，检测到成品到达称重点位，则称重模块开始进行模拟量处理，否则继续等待成品到达称重点位。当称重结果出来后，传送带启动运送成品至推垛区，被感应到后，进行自动推垛处理，这就是生产线运行一周的过程。

程序设计中的重点在于灌装程序的设计，用户可以根据自己漏料阀的效率以及空桶大小自己设定灌装所需要的时间，以实现这套设备能通用的目的。控制流程图如图4-2所示。

图4-2PLC灌装部分控制流程图

1.1.2程序设计

根据工程项目控制和设计要求，采用博途TIASTEP7设计PLC程序。程序程序分几个程序块，分别实现自动灌装、称重、计数功能，然后以主程序调用其他的子程序块运行。

程序以主程序组织块OB1为主，进行子程序块调用，初始化程序组织块OB100对一些变量进行初始化，中断循环组织块OB30对模拟量进行处理。

主程序OB1组织块的作用是连接PLC的CPU操作系统与用户程序，在CPU接通电源启动时，上电启动执行主程序0B1，或者其他组织块，组织块分为不同优先级，按优先级的高低依次执行运行，优先级相同的按顺序执行，例如，初始化组织块OB100的优先级高于组织块0B1，CUP上电先执行OB100，再循环执行主程序OB1。在程序设计时，为了提高其他子程序块的优先级，将生产线中涉及的重要的程序功能优先调用执行，例如，将自动运行、手动运行、故障处理、急停处理等子程序块先调用在主程序OB1中，提高其优先度，接下来在设计其他的程序功能。部分程序梯形图见下图4-3，程序段5与程序段6调用手动运行和自动运行程序块，在调用的程序块前添加了手动、自动运行指