毕业设计（论文）题目：全自动灌装机的PLC自动控制设计及故障处理系（院）：专业：姓名：学号：**********校内指导教师：职称：讲师摘要传统的继电器控制设备不仅体积大，耗电多、效率低且故障率高，已无法满足现代生产快速反应、精确度高且连续稳定运行时间长的要求。
另外灌装液体大多粘度（cps）较高因此普通灌装机无法实现液体自流灌装。
PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置，具有通用性好，可靠性高，安装灵活，扩展方便，性价比高等一系列优点，通过PLC控制伺服电机的升降来精确控制灌装量的多少，主要用于高粘度等液体的灌装。
本文主要介绍了基于PLC和伺服系统等机电产品的控制系统可以很好地满足现下各种用户对于灌装设备的使用要求。
关键词PLC 伺服系统全自动灌装调试目录第1章全自动灌装机控制系统用户需求及其分析 (1)第2章电气线路设计2.1总体功能设计 (1)2.2电气产品选型 (3)2.3具体实施 (5)第3章控制模块的程序设计思路及设计3.1PLC与触摸屏的选型 (6)3.2PLC的输入输出点位表和接线图 (7)3.3PLC与触摸屏通讯模块设置 (8)3.4PLC编程要点3.4.1PLC控制补液电机减少生产环节 (9)3.4.2PLC控制急停按钮保护设备及操作人员 (10)3.4.3PLC控制设备清洗次数保持设备清洁 (12)第4章设计过程中的故障处理及设备调试与维护4.1各类传感器的接线过程出现的问题 (13)4.2伺服驱动器与伺服电机及PLC间的通讯问题 (15)4.3PLC与触摸屏间通讯问题 (17)4.4全自动灌装机调试 (18)第5章结论 (19)致谢 (20)参考文献 (21)附录 (22)第1章全自动灌装机控制系统用户需求及其分析近几年随着机器设备自动化的不断升级，自动灌装机的维护，操作和保养越来越容易，自动化技术的升级对自动灌装机操作人员的专业技能也没以前那么复杂和那么高了，所以产品灌装的质量直接与自动灌装机的质量水平和先进水平有关。
现在我们都知道自动灌装机的种类很多，不同的机械可以满足不同产品灌装要求。
目前各类药品，农药，食品等液体粘稠度普遍较高使用老式液体灌装机无法达到灌装精度的有效控制，因此为了达到用户的要求增强液体灌装时的操作精度使用了可编程控制器（PLC），触摸屏等控制精度高,操作简单的电气设备。
电气分析如下：老式灌装机大多使用液体的特性——自流以达到灌装时的动力。
使用高性能的PLC及伺服系统带动钢板控制灌装缸内的活塞以达到控制下料的精度。
本机采用（PLC）可编程控制，伺服系统，光电传感，气动执行于一体化的高新技术灌装设备。
灌装方法是用定压块，固定流到参数，控制灌料时间来实现的。
操作方便，效率高，可适合各种不含气体的液体灌装。
1.灌装头不滴漏，灌装量精确；2.容易更换瓶子规格，适合任意形状的灌装瓶；3.适用广泛，降低工序成本。
主要参数规格适合粘度：4000CPS以上灌装方式：直线间歇/定位式；灌装误差：小于0.3%（250ml以上容积以上为例）；使用电压：380/220V 50Hz；功率：0.75KW~1.5KW；灌装速度参数表1-1（以水计）第二章电气线路设计2.1总体功能设计对于这种全自动生产线的电气设计，必须按照严格的电气设计规则，以规范严格的线路设计排布，保障线路整齐安全，设备能够正常长期，稳定的工作。
控制柜所涉及到的电气元器件分成两大部分：电气部分和气动元件部分。
电气线路主电路图：（见图1-1）电气部分：对于此类设备的设计要求，要求达到灌装精度高即灌装容量准确，因此我们使用松下1.5kw伺服电机+松下伺服驱动器设计目的：使用伺服电机和与之配套的伺服驱动器是为了提高灌装精度。
另外常见的电路保护装置低压断路器，交流接触器，中间继电器，给PLC和传感器供电的100W开关电源，三菱F-1N60MT点PLC，电气设计布局图（见图1-2）气动元件部分：由于灌装机对阀门的开关要求及时准确，因此我在PLC控制下选用电磁阀控制灌装头的开关，气动元件布局图（见图1-3）图1-1电气线路主电路图主电路使用三相四线制布线方式三组220V/50Hz交流电（L，R，S）。
一组零线（N）。
主线路分别有PLC,开关电源，补液电机，伺服驱动器电源以及输送带电机。
控制电路由电源开关，电源指示灯及接触器KM中间继电器常开触点KA接触器KM1组成，通过打开电源开关接通接触器KM导通主电路PLC，输送带电机，开关电源，伺服驱动器得电，指示灯灯亮。
图1-2电气设计布局图图1-3气动元件布局图2.2电气产品选型接线端子排，德力西CJ-X1交流接触器，欧姆龙中间继电器，德力西低压断路器，220V/24V交直流变压器，三菱PLC，伺服驱动器，电缆，（亚德克）电磁阀。
奥托尼克斯光电传感器，电感式接近开关；亚德客磁性开关，液位开关。
OMRON欧姆龙继电器MY4N-J工作DC6V-110V时，耗电为0.9W，AC12-24V时，耗电为1.0-1.2W，AC100-240V时，耗电为0.9-1.1W,4N即表示中间继电器有四组常开常闭触电。
德力西CJ-X1交流接触器：CJX1-12定工作电压：380V，额定绝缘电压：660V，约定发热电流：20A，额定工作电流：12A，辅助触电：两组常开两组常闭。
德力西低压断路器：见表2-1表2-1低压断路器型号表电磁阀：AIRTAC(亚德客)4V110-06 DC\24V4V230C-08 见表2-2表2-2电磁阀型号表松下伺服电机及伺服驱动器松下MDHH5540-1.5kw系列伺服电机及伺服驱动器A5系列电机的特点：功率：从常规品种50W～5kW规格已扩展到15KW,有各种惯量以良好的匹配机械。
特性改善：速度响应高达2kHZ,适合各种高速定位的工业场合；极低齿槽转矩（0.5％以下）高分解率：绝对式17bit、增量式20bit小型超轻化：行业最轻（1kW～5kW）耐环境性能升级： IP67构造A5系列驱动器的特点:电源：单相AC100V、单/3相AC200V控制模式：转矩、速度、位置、全闭环控制。
实时自动增益调整达32级，陷波滤波器达4个，极大降低了机械共振。
符合欧洲规范的安全钮,增加如编码器温度检测等安全措施。
输入/输出脉冲频率可达到4Mpps。
控制参数：扩大自动设定范围。
与PC通信：对应USB 多语言新软件设定，操作性能升级。
FX1n系列PLC是一种普遍选择方案，最多可达128点控制。
由于FX1n系列PLC具有对于输入/输出、逻辑控制以及通讯/链接功能的可扩展性，因此它对普遍的解决方案有广泛的适用范围。
2.3具体实施电气箱中主线路使用1*1电缆线按照电路图依次连接，控制电路和传感器接线使用0.5*1电缆按照电路设计图依次连接。
光电传感器：对于灌装瓶数计数，分别安装在进瓶口和出瓶口，当进瓶个数达到12瓶时，控制灌装机工作的PLC开始工作；当灌装完成时，夹瓶夹松开，开始出瓶，当后光电计数达到5瓶时，前门开，开始进瓶，以此类推，光电不断计数。
电感式接近开关（限位开关）：上限位，下限为，最下限位。
这类限位开关在PLC控制系统中的作用：伺服驱动器及伺服电机工作的运行状态，当电机控制下的液压平台到达上限位时，PLC停止对伺服驱动器给方向和脉冲信号，此时电机停止工作。
当电机控制下的液压平台到达下位时，PLC停止对伺服驱动器给方向和脉冲信号，电机停止工作。
最下限为的作用：保证电机及伺服驱动器在异常工作状态下或PLC对伺服驱动器控制失灵时起到保护电机的作用。
一般情况下，液压平台不会触碰最下限位，当液压平台到达最下限为时，电机抱死，伺服驱动器报警，此时伺服电机无论是否给信号电机都无法运转。
磁性开关：上位，下位，中位。
磁性开关在控制系统中，其主要作用是：调节气缸上升或下降的幅度从而保证灌装头上升或下潜的状态。
当气缸活塞到达上位时，PLC气缸上升控制部分不工作，只能作下降运动；当气缸活塞到达中位时，PLC气缸控制部分可上升亦可下降;当气缸活塞到达下位时，PLC气缸控制下降部分不工作，只能作上升运动。
液位开关：为了能使灌装的全自动化，使用自动补液，设计通过液位开关来控制中间继电器带动交流接触器控制补液泵。
当液位低于液位开关最低位时，中间继电器常开触点闭合，交流接触器线圈得电交流接触器吸合补液泵得电工作，达到补液目的；当液位到达液位开关最高位时，中间继电器常开触点断开，交流接触器线圈失电，交流接触器断开，补液泵断电，停止补液。
伺服电机要求使用220V交流电作为其供电电源，同时与PLC相连接的X4端使用了24V 直流电压，电动电机的XB端使用了U，V，W三项电压为伺服电机供电。
其中X4端有四根线与PLC输出端相连，分别是：X0，X1，+24，COM。
（见图1-4）图1-5伺服X4接线图第三章控制模块的程序设计思路及设计3.1 PLC与触摸屏的选型根据本产品使用的灌装头数在1-16之间即PLC输出点数最高要求有24个输出点，三菱F1N-60MT拥有晶体管输入输出点数各为24个适合设备使用要求，价格适中。
三菱F-1N 6OMT软元件编号输入继电器X000~X043 36点，输出继电器Y000~Y027 24点，PLC内部辅助继电器M0~M8255，状态S S0~S999，定时器T T0~T255，计数器C C0~C199（16位增计数器）C200~C234（32位增减计数器）C235~C255（高速计数器），数据寄存器D0~D8255。
使用人机触摸屏威伦TK6070iH为400MHz CPU，128MB 内存；16:9 宽屏，7 寸，65536 色TFT LCD，分辨率800x480； 2个COM端口，1个USB2.0接口。
TK6070iH ：显示液晶面板:7" TFT LCD ；亮度:350 cd/m2 ；色彩:65,536 colors ；对比度:500:1 ；分辨率:800 x 480 ；背光灯:LED ；触摸面板:4线模拟电阻式；I/O通讯口:COM1 RS232, COM2 RS485 2W/4W ；USB:USB Client port x 1 ；处理器:32bit RISC CPU 400MHz ；Flash 存储器:128MB ；RAM:64MB DDR2 RAM实时时钟:内建；通用规格，输入电源:24±20% VDC (内建电源隔离器) ，储存环境温度:-20~60°C (-4 ~ 140°F) ，使用环境温度:0~45°C (32 ~ 113°F) ，外形尺寸:200 x 146 x 41.8mm ，开孔尺寸:192 x 138 mm (7.5"x5.4") ；重量: 0.8 kg (1.76 lbs) ；编程软件:编程软件:EB8000 V4.4.2 或者更新3.2 PLC的输入输出点位表和接线图其中输入使用12个输入点，其中分别代表输入为，X0前光电、X1 后光电、X2 手动\自动、X3 急停、X4磁性开关上位、 X5中位、X6下位、X7液位（高）、X10 伺服限位开关上位、X11伺服限位开关下位、X12伺服限位开关最下位、X13液位（低）。