基于PLC与变频器的罐装系统设计

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1、1前言12总体方案设计22.1灌装系统功能分析22.2方案比较22.3方案论证与选择33系统分析43.1灌装系统工艺流程分析43.2输入信息分析53.3输出信息分析53.4中间状态元件表64控制系统硬件设计74.1PLC选型74.2变频器特性及选型74.2.1变频器的发展及分类74.2.2变频器主回路84.2.3变频器控制系统和控制方式84.2.4变频器的容量及选型94.2.5变频器的注意事项94.3电动机选型104.4交流接触器和过电流继电器选型104.5元器件清单114.6系统总图设计125控制系统软件

2、设计145.1编程平台介绍145.2控制程序设计146监控系统软件设计206.1上位机监控画面的组态设计206.2实时数据库的变量设置206.3PLC与MCGS的连接217总结248参考文献25在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及人量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求,第二年，美国数字设备公司（DEC）研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置

3、，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable,是世界上公认的第一台PIC上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的吋期，年增长率一直保持为30~40%。在这吋期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，这个吋期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞

4、生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前,可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电气有限公司生产的CF

5、系列、杭州机床电器厂生产的DKK及D系列、大连组合机床研究所生产的S系列、苏州电子计算机厂生产的YZ系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。现代社会对灌装食品的安全要求越来越高，为使灌装出的食品整齐、美观并且具有良好的包装质量，要求灌装机具有精确的动作、定位精度及较高的生产率和一定的柔性。因此对灌装机的控制要求越来越高，传统的继电器已经不能满足现代生产的要求，所以研制高效、经济且有一定柔性的新型灌装机械是市场的迫切需要。本文着重介绍了一种基于PLC的灌装机控制系统，对控制系统中硬件设计和软

6、件设计做了详细的介绍。啤酒瓶灌装传送系统是一个比较典型的调速控制系统，传送的动力是电动机。由于瓶流速度是随机变化的，而灌装机速度是相对固定的，为了达到瓶流速度和灌装速度很好的匹配,提高灌装效率，就需要对动力装置进行调速即对电动机进行调速。本设计利用PLC控制变频器对电机供电电压进行频率调节并对电机运转情况进行监控，很好的解决了啤酒瓶灌装系统的问题，具有很大的实际运用价值。2总体方案设计2.1灌装系统功能分析本设计要求PLC根据瓶流通过变频器调整输送带的速度，即PLC根据瓶流情况选择多段速控制，做到输送带速度

7、与灌装机速度很好的匹配。系统构成如下图所示。由光电检测开关检测瓶流速度，不同的瓶流速度对应变频器的不同速度，由PLC的输出端子去控制变频器的多段速控制端，实现速度的调整，实现与灌装速度相匹配。图2.1系统构成图在灌装速度不变的情况下，瓶流速度必须和灌装速度保持一致，为了保持一致，需要用一个光电传感器把检测到的瓶流脉冲输入到PLC,由PLC控制变频器多段速调速。并U可以在MCGS上做到上位监控。系统的主要思想是：用光电传感器检测瓶流速度并送入PLC与已知的罐装速度做差得到差值电压V,然后对V进行处理，得出需要

8、调解的速度段数，由PLC输出以控制变频器的频率控制端，变频器改变输出频率驱动电动机，实现了电动机的调速即控制瓶流速度与罐装速度一致。2.2方案比较方案一：无级调速图2.1方案一方框图基木原理：用光电传感器检测瓶流速度并送入PLC与己知的罐装速度做差得到差值电压V,然后对V进行处理，将处理结果经中间处理单元（D/A转换器、电平匹配处理单元等）处理后变为连续的电信号输入变频器的模拟信号输入端，从而控制变频器的频率连续