“灌装生产线自动控制系统
班 级工程设计组
设计组成员
”设计报告
机械1301B
第三组 李睿璘、吕琳 2016年4月
日
21
一． 工程项目设计要求
1.使用S7-1200PLC进行自动灌装生产线控制系统设计。 2.实现自动灌装生产线控制系统硬件设计
3.在STEP7 软件中建立自动灌装生产线项目并进行硬件组态 4.自动灌装生产线PLC控制系统程序结构及符号表 5.设计自动灌装生产线PLC控制系统手动运行程序 6.设计模式选择、启动和急停程序
7.设计自动灌装生产线PLC控制系统自动运行程序 8.设计自动灌装生产线PLC控制系统数据处理程序
二． 工程项目设计方案
1.1．分析任务，明确输入/输出信号类型及点数
1.2．对输入输出信号的设备进行I/O分配、选型并列表记录。
1.3．根据控制任务和输入输出点数选择合适的CPU型号及相应的信号模块。 1.4．根据控制任务工艺，确定程序结构。
2.1．对所有电器设备进行统计和选型，对所有端子进行分配并列表记录，绘制系统电气原理图。
2.2．参考西门子S7-1200PLC相关手册，绘制PLC控制系统硬件接线图。 2.3．根据PLC控制系统硬件接线图进行硬件接线并进行硬件调试。 3.1．新建项目。
3.2．对PLC系统进行硬件组态，配置地址及网络等参数信息，确定I/O分配。 3.3．实现PLC与编程器的通信。 3.4．下载硬件组态。
3.5．打点进行硬件测试。在默认变量表中建立所有的输入变量，在输出变量，输出信号能否输出。
4.1．新建组织快OB1和子程序FC10（急停）、FC15（复位）、FC20（手动）、FC30（自动）、FC40（计数）、FC42（数据处理）、FC70（模拟量处理）等子程序。
4.2．对I/O地址及需要的变量建立符号。
4.3 ．主程序OB1（循环执行的组织块）的程序结构如图设计。 5．编写手动运行程序FC20，实现以下功能： 5.1按下操作面板上的正向点动按钮SB7（I1.0=1），控制传送带正转（Q8.0=1）,松开停。 5.2．按下操作面板上的反向点动按钮SB8（I1.1=1），控制传送带反转（Q8.1=1），松开停。
5.3．如果两个按钮同时按下SB7（I1.0=1）且SB8（I1.1=1），传送带的正反转要实现互锁（Q8.0=0）且（Q8.1=0）; 或者实现传送带正转按反转无效，传动带反转按正转无效。
5.4．按下球阀动作按钮SB6（I0.7=1）,球阀打开；松开关闭。 6.编程实现手动/自动模式选择、生产线运行及急停功能。 6.1．编写急停处理程序（FC10）
当生产线在运行过程中出现问题时，按下急停按钮SB11（I1.4=0）使各执行部件立即停止动作，保持在当前状态，同时急停指示灯点亮HL2（Q0.1=1）。注意：急停按钮的接线是接在常闭触点上。 6.2．编写复位程序（FC15）
按下复位按钮SB4（I0.5=1），所有设备恢复到初始状态。初始状态即：传送带停（Q8.0=0，Q8.1=0），球阀关（Q8.2=0），急停取消，所有指示灯灭（QB0=0），蜂鸣器不响（Q1.0=0）。复位完成指示灯亮HL4（Q0.3=1）。 7.1．在手动程序FC20中编辑灌装时间测试程序。 7.2．编程完善自动循环灌装程序（FC30）的功能。
（1）生产线运行后，传送带电机正向运转，直到灌装位置传感器检测到有瓶子，传送带停下来。 （2）到达灌装位置开始灌装，灌装阀门打开，灌装时间2秒（实际手动程序FC20中测试的时间）。瓶子灌满后灌装阀门关闭，关闭3s后传送带继续向前运动。 8.编程实现数据处理功能（FC42）。 8.1由于计数器能够统计的数值范围有限（0 ～ +999），编写计数统计程序FC42代替FC40，改用加法指令实现计数统计，空瓶数保存在MW30，满瓶数保存在MW32。 8.2计算废品率（%），保存在MD50。
8.3当废品率超过10%时，报警灯闪亮。按下报警确认按钮以后，则报警灯常亮，直到废品率清零。
8.4计算包装箱数（1箱24瓶），保存在MW36。。
8.5手动模式下，按下复位按钮SB4(I0.5)，使空瓶数MW30、满瓶数MW32、废品率MD50清零。
三． 电气接线图
四． PLC控制系统设计
包括：硬件选型，硬件组态，I/O点分配表，程序结构及各程序块的功能，程序清单，调试中遇到的问题及解决的办法等。
使用的是S7-1200PLC进行的控制系统设计。 硬件选型：CPU模块选择CPU1214CAC/DCRly，数字量输入输出模块为SM1223（8DI/8DO），模拟量输入输出模块为SM1234（4AI/AO）。 硬件设计：根据控制要求选择S7-1200中的CPU模块以及1个8入8出的数字量模块和1
个4入2出的模拟量模块。
硬件组态：添加设备，进行CPU的选择，选择S7-1200中CPU1214CAC/DCRly，订货号：6ES7 214-1BG31-0XB0。添加SM1223和SM1234，其中SM1223的订货号6ES7 223-1PH32-0XB0，SM1234的订货号6ES7 224-4HE32-0XB0。
I/O点分配表 数字量输入信号 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
符号 SB1 SB2 SA1 SA2 SB3 SB4 SB5 SB6 SB7 SB8 SB9 SB10 SB11 S1 S2 S3 HL1 HL2 HL3 HL4 HL5 HL6 HL7 HL8 HA1 地址 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I8.0 I8.1 I8.2 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.1 注释 系统启动按钮 系统停止按钮（常闭） 就地/远程选择 手动/自动选择 备用 复位按钮 备用 手动球阀 正向点动按钮 反向电动按钮 报警确认按钮 模式选择确认按钮 急停按钮（常闭） 初始位置传感器S1 灌装位置传感器S2 终检位置传感器S3 系统运行指示灯 急停指示灯 报警指示灯 复位完成指示灯 手动模式指示灯 自动模式指示灯 正转指示灯 反转指示灯 蜂鸣器
26 27 28 KA1 KA2 KA3 Q8.0 Q8.1 Q8.2 传送带正转 传送带反转 灌装球阀 模拟量输入信号 序号 符号 地址 1 WSR IW112
程序结构图:
主程序 急停复位手动自动 子程序子程序子程序子程序 统计检测 子程序子程序
各程序块的功能：
主程序组织块——Main【OB1】 模拟量采集组织块——【OB35】 复位函数——【FC15】 急停函数——【FC10】 计数函数——【FC40】
模拟量处理函数——【FC70】 手动函数——【FC20】 统计函数——【FC42】 自动函数——【FC30】
程序清单：
【OB1】——
注释 称重传感器
OB1OB35FC10FC15FC20FC30急停复位手动自动FC40/FC42FC70统计检测
【FC10】——
【FC15】——
【FC20】——
【FC30】——
程序段3
【FC40】——
【FC42】——
【OB35】——
【FC70】——
五． 通信系统设计
1.端口分配
2.设置的时候遇到的问题及解决方法
废品数，满瓶数，空瓶数在设置变量时数据类型设置成Word导致无法进行系统监测，后经过组内研究发现数据类型错误，应改为Int。
六． 设计体会
通过这次罐装生产流水线的PLC控制课程设计，我们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，也使我们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。现在通过自己动手，理论联系实际，对PLC的原理认识更加深刻。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，尤其是在检查程序的过程中，大家一起努力，效率就提高了许多，我们在一起探讨，相互学习，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，也是本次课程的一道美丽的风景线，真正起到了抛砖引玉的目的。这次课程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，非常感谢老师对我们的帮助和悉心的指导。
七． 设计组成员签字
李睿璘 吕琳