1、. v摘摘 要要隨著工業(yè)自動化水平日益提高，眾多工業(yè)企業(yè)均面臨著傳統(tǒng)生產(chǎn)線的改造和重新設(shè)計問題。PLC（可編程序控制器）是以微處理器為核心的工業(yè)控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)與計算機技術(shù)結(jié)合在一起，近年來在工業(yè)自動控制、機電一體化、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面得到普遍應(yīng)用。作為通用工業(yè)控制計算機，其實現(xiàn)了工業(yè)控制領(lǐng)域接線邏輯到存儲邏輯的飛躍，在世界工業(yè)控制中發(fā)揮著越來越重要的作用。在飲料行業(yè)，自動化生產(chǎn)線的生產(chǎn)方式是推廣的最普及的一種生產(chǎn)模式，它促使灌裝的速度大幅提升，同時也使得灌裝精度更高，給企業(yè)帶來了不可小覷的生產(chǎn)力。鑒于此，設(shè)計者利用 PLC 的功能和特點設(shè)計出了一款飲料灌裝生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)

2、。本文所涉及的飲料灌裝自動化生產(chǎn)線采用 PLC 控制，流量計計量，確保了灌裝的速度和精度。本文詳細論述了飲料灌裝機控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟，通過對灌裝機系統(tǒng)的充分了解，以行業(yè)現(xiàn)狀為出發(fā)點，結(jié)合其他行業(yè)自動控制技術(shù)的應(yīng)用情況，提出了基于 PLC 的飲料灌裝機控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)設(shè)計中完成了飲料灌裝機控制系統(tǒng)的硬件的配置和軟件方面的設(shè)計，實現(xiàn)了飲料灌裝機控制系統(tǒng)的自動化。對勞動生產(chǎn)率的提高，對飲料的質(zhì)量和產(chǎn)量的提高都具有深遠的意義。利用 PLC 控制飲料灌裝生產(chǎn)過程，可有效提高灌裝生產(chǎn)效率，并顯著增加控制系統(tǒng)的可靠性和柔性。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：可編程控制器；自動化；灌裝；生產(chǎn)線. vAbstractA

3、bstractWith the increasing level of industrial automation, many industrial enterprises are faced with the transformation of traditional production line and re-design problem. PLC (programmable logic controller) is a microprocessor as the core of industrial control devices, it will relay the traditio

4、nal control system combined with computer technology in recent years in industrial automation, mechanical and electrical integration, the transformation of traditional industries such as generally applied. As a general-purpose industrial control computer, the realization of industrial control wiring

5、 logical leap in logic to storage, industrial control in the world is playing an increasingly important role. In beverage industry, automated production line mode of production is to promote the most popular a kind of production mode, it causes the filling speed increases, but make the filling a hig

6、her precision, to bring enterprise cannot small gaze of productivity.In view of this, the designers of the use of PLC functions and features designed a beverage filling production line control system.This paper involves the drinks filling automation production line adopts PLC control, flow meter met

7、ering, insure the filling speed and precision.This paper describes in detail the control system of the drinks filling machine design steps, a brief introduction of the drinks filling machine control system and base on the self-industry and the application of the other trade on auto-control technique

8、, proposed the frame of the control system based on programmable logical controller.This design completes the drinks production line hardware configuration and software design,to achieve the automation of the carbonated drinks filling machine. Not only improve the labor productivity, but also has fa

9、r-reaching significance of the improvement of quality and yield.PLC control of the use of beverage filling production process, which can effectively improve the production efficiency of filling, and significantly increase the reliability of control systems and flexible.Keywords:Keywords:Programmable

10、 controller；Automation；Filling；Production line . v目目 錄錄摘要摘要 I IABSTRACTABSTRACTII II前言前言 1 11. 1.概述概述 2 21.1 概論 21.2 設(shè)計任務(wù)與要求 31.3 相關(guān)預(yù)備知識 31.3.1 PLC 的定義 31.3.2 PLC 的基本組成 31.3.3 PLC 的功能與特點 41.3.4 PLC 的應(yīng)用范圍 41.4 總體方案設(shè)計 52. 2.系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 7 72.1 電機的選擇 72.1.1 絲杠電機的選擇 72.1.2 傳送帶電機的選擇 102.2 滾珠絲杠副的計算 11

11、2.2.1 最大工作載荷 Fm的計算 112.2.2 最大動載荷 C 的計算 112.2.3 額定動載荷 Ca的校核 112.2.4 剛度的驗算 122.3 滾動軸承的選擇 122.3.1 絲杠滾動軸承的選擇 132.3.2 滾筒滾動軸承的選擇 132.4 聯(lián)軸器的選擇 142.4.1 傳送帶電機聯(lián)軸器的選擇 142.4.2 絲杠電機聯(lián)軸器的選擇 142.5 灌裝機儲液箱的尺寸確定 143. 3.電氣控制系統(tǒng)硬件設(shè)計電氣控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 15153.1 總體方案分析 153.2 控制系統(tǒng)的 I/O 點及地址分配 153.2.1 輸入信號 I/O 點地址分配 153.2.2 輸出信號 I/O 點

12、地址分配 163.3 電氣元件選型 173.3.1 PLC 的選型 17. v3.3.2 斷路器的選型 173.3.3 接觸器的選型 183.3.4 行程開關(guān)的選型 183.3.5 光電傳感器的選型 183.3.6 流量計的選型 193.3.7 電磁閥的選型 193.4 電氣控制系統(tǒng)原理圖 203.4.1 電氣原理圖總體設(shè)計 203.4.2 傳送帶電機接線圖 203.4.3 絲杠電機接線圖 213.4.4 電磁閥接線圖 223.4.5 控制系統(tǒng)接線圖 224. 4.電氣控制系統(tǒng)軟件設(shè)計電氣控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 23234.1 STEP7-MICRO/WIN 軟件介紹 234.2 電氣控制系統(tǒng)程序設(shè)

13、計 254.2.1 電氣控制系統(tǒng)流程圖 254.2.2 傳送帶前進 264.2.3 光電傳感器開始計瓶數(shù) 274.2.4 噴口下壓 284.2.5 系統(tǒng)開始進行灌裝 294.2.6 噴口上抬 304.3 PLC 程序調(diào)試 314.3.1 調(diào)試思路 314.3.2 調(diào)試結(jié)果 31總結(jié)與體會總結(jié)與體會 3434致致 3535參考文獻參考文獻 3636附錄：系統(tǒng)程序梯形圖附錄：系統(tǒng)程序梯形圖 3737. v前前 言言工業(yè)現(xiàn)代化的進程，對生產(chǎn)過程的自動控制和信息通信提出了更高的要求。隨著計算機和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)對生產(chǎn)過程的自動控制和信息通訊提出了更高的要求。工業(yè)自動化系統(tǒng)已經(jīng)從單機的 PLC

14、控制發(fā)展到多 PLC 及人機界面（HMI，Human Machine Interface）的網(wǎng)絡(luò)控制。全自動灌裝生產(chǎn)線是由數(shù)臺自動灌裝機械經(jīng)控制系統(tǒng)進行集中控制，并按照各自功能完成一定任務(wù)進行順序、連續(xù)生產(chǎn)的一系列機器組合。通過對飲料罐裝自動控制的介紹，使我們對灌裝這個行業(yè)有了更深的了解，也對自動化這個名詞有了進一步的了解。我國的飲料罐裝自動化相對于西方發(fā)達國家來講還有很大的差距。設(shè)備陳舊，技術(shù)落后，成為阻礙我們灌裝行業(yè)發(fā)展的一個嚴重問題。鑒于這些問題，我國企業(yè)不斷發(fā)展自身的實力，逐步朝著生產(chǎn)高速化、設(shè)備結(jié)構(gòu)合理化、設(shè)備的多功能化、設(shè)備的綠色化、控制的智能化等方向發(fā)展。推出適合自己需求的產(chǎn)品來

15、。早期的灌裝生產(chǎn)流水線大多數(shù)采用容積泵式、蠕動泵式作為計量方式。這些方式存在一些缺點。例如：灌裝精度和穩(wěn)定性難以保證、更換灌裝規(guī)格困難等。本設(shè)計鑒于 PLC 可靠性高、耐惡劣環(huán)境能力強、使用極為方便三大特點，利用 PLC 技術(shù)平臺自主開發(fā)創(chuàng)新，將機械、電氣和自動化等技術(shù)有機結(jié)合，將傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制功能用 PLC 代替，構(gòu)成實用、可靠的飲料灌裝生產(chǎn)線PLC 控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)可節(jié)省大量電氣元件、導(dǎo)線與原材料,縮短設(shè)計周期,減少維修工作量, 提高加工零件合格率,進而提高生產(chǎn)率，而且程序調(diào)整修改方. v便靈活，提高了設(shè)備的柔性和靈活性。具有整體技術(shù)經(jīng)濟效益。 PLC 控制具有編程簡單、工作

16、可靠、使用方便等特點，已經(jīng)在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。. v1. 1.概述概述1.11.1 概論概論現(xiàn)代社會工業(yè)自動化水平日益提高，致使眾多工業(yè)企業(yè)均面臨著傳統(tǒng)生產(chǎn)線的改造和重新設(shè)計問題。幾年前，自動化技術(shù)只占包裝機械設(shè)計的 30%，現(xiàn)在已占 50%以上，大量使用了微電腦設(shè)計和機電一體化控制。提高包裝機械自動化程度的目的：一是為了提高生產(chǎn)率；二是為了提高設(shè)備的柔性和靈活性；三是為了提高包裝機械完成復(fù)雜動作的能力。 飲料灌裝機用于灌裝各種各樣的瓶裝飲料，適合大中型飲料生產(chǎn)廠家，早期的灌裝機械大多數(shù)采用容積泵式、蠕動泵式作為計量方法。這些方法存在一些缺點。例如：灌裝精度和穩(wěn)定性難以保證、

17、更換灌裝規(guī)格困難等。本系統(tǒng)采用的飲料分裝計量是通過時間和單位時間流量來確定的，計量精度由可編程控制器（PLC）控制確定。PLC 控制具有編程簡單、工作可靠、使用方便等特點，在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。專為 PLC 應(yīng)用而實際的觸摸屏集主機、輸入和輸出設(shè)備于一體，適合在惡略的工業(yè)環(huán)境中使用。 飲料灌裝裝置主要包括兩部分：恒壓儲液罐灌液和計數(shù)部分。在恒壓儲液罐灌液不封，里面有上限液位和下線液位傳感器，它們淹沒時是 1 狀態(tài)。液面低于下線液位時恒壓儲液罐為空。飲料通過進液電磁閥流入恒壓儲液罐，液面達到上限位時進液電磁閥斷電關(guān)閉，使液位保持恒定。鑒于 PLC 可靠性高、耐惡劣環(huán)境能力強、使用極為方便

18、三大特點，利用PLC 技術(shù)平臺自主開發(fā)創(chuàng)新，將機械、電氣和自動化等技術(shù)有機結(jié)合，將傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制功能用 PLC 代替，構(gòu)成實用、可靠的飲料灌裝生產(chǎn)線 PLC. v控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)可節(jié)省大量電氣元件、導(dǎo)線與原材料,縮短設(shè)計周期,減少維修工作量, 提高加工零件合格率,進而提高生產(chǎn)率，而且程序調(diào)整修改方便靈活，提高了設(shè)備的柔性和靈活性。具有整體技術(shù)經(jīng)濟效益。1.21.2 設(shè)計任務(wù)與要求設(shè)計任務(wù)與要求在畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書中，我的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)為：以 PLC 控制為核心，采用電動機、流量計等輔助手段來完成 6 口 0.5L 飲料瓶的自動灌裝系統(tǒng)設(shè)計。設(shè)計電控系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)，完成機械結(jié)構(gòu)圖、電氣原

19、理圖和控制程序設(shè)計。設(shè)計要求：1、畢業(yè)設(shè)計（論文）由學(xué)生本人獨立完成。2、完成整個系統(tǒng)的方案選型，元件選擇，軟件設(shè)計。3、技術(shù)指標：1) 飲料瓶容積：0.5L2) 每次灌裝瓶數(shù)：63) 灌裝節(jié)拍：515S,可調(diào)節(jié);4) 精度：5mL1.31.3 相關(guān)預(yù)備知識相關(guān)預(yù)備知識1.3.11.3.1 PLCPLC 的定義的定義可編程控制器，簡稱 PLC（Programmable logic Controller）,是指以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在 1987 年國際電工委員會（International Electrical Committee）頒布的 PLC 標準草案中對 PLC 做了如下定

20、義：. v“PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計。1.3.21.3.2 PLCPLC 的基本組成的基本組成PLC 的基本組成可歸為四大部件：1中央處理單元（CPU 板）控制器的核心；2. 輸入部件連接現(xiàn)場設(shè)備與 CPU 之間的接口電路；3. 輸出部件送出 PLC 運算后得出的控制信息；4. 電源部件為 PL

21、C 內(nèi)部電路提供能源。另外，還必須有編程器將用戶程序?qū)戇M規(guī)定的存儲器內(nèi)。PLC 的基本組成框圖如圖 1-1 所示：圖 1-1 PLC 的基本組成框圖. v1.3.31.3.3 PLCPLC 的功能與特點的功能與特點功能：1.邏輯控制2.定時控制3.計數(shù)控制4.步進(順序)控制、5.PID 控制、數(shù)據(jù)控制6.PLC 具有數(shù)據(jù)處理能力、通信和聯(lián)網(wǎng)7.其它 PLC 還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，如定位控制模塊、CRT 模塊。特點：1.可靠性高，抗干擾能力強2.功能完善，適用性強3.易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎1.3.41.3.4 PLCPLC 的應(yīng)用范圍的應(yīng)用范圍目前，在國內(nèi)外

22、PLC 已廣泛應(yīng)用于冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂等各行各業(yè)，隨著 PLC 性能價格比的不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。從應(yīng)用類型來看，PLC 的應(yīng)用大致可歸納為以下幾個方面：1.開關(guān)量邏輯控制 2.運動控制 3.過程控制 4.數(shù)據(jù)處理1.41.4 總體方案設(shè)計總體方案設(shè)計本次自動飲料灌裝系統(tǒng)生產(chǎn)線是根據(jù)六口自動飲料灌裝系統(tǒng)生產(chǎn)線的原理. v來設(shè)計的，其工作流程及原理如下：首先，人工將飲料瓶放置在自動化生產(chǎn)線上（自動化生產(chǎn)線的寬度僅夠一個瓶身通過，且兩端空隙不超過 2 毫米，瓶與瓶之間無空隙，傳送帶前后端各有一鐵桿攔住所有瓶子，并且兩端各有一光電傳感器計瓶數(shù)）

23、 。啟動機器，后攔截桿收回，傳送帶將瓶子往前移，移至后光電傳感器下端時，后光電傳感器自動計數(shù)。計數(shù)至 6 個時，后光電傳感器傳輸信號給 PLC，PLC 控制后攔截桿，后攔截桿攔截第 7 個瓶子，后光電傳感器清零。延時 2S 后，傳送帶停止工作。此時 PLC 傳輸信號給絲杠電機，絲杠電機帶動絲杠使噴口向下運動。當(dāng)噴口下壓到下限位時，噴口下限位行程開關(guān)打向另一側(cè)，使 PLC 傳輸信號給噴口上的電磁閥，電磁閥開通，橢圓齒輪流量計開始計流量，噴口開始注水。當(dāng)流量計顯示流量達 500ml 時，流量計傳輸信號給 PLC，PLC 關(guān)斷噴口電磁閥，噴口停止注水。隨后 PLC 傳輸信號給絲杠電機，絲杠電機帶動噴

24、口上抬置頂，觸發(fā)噴口上限位行程開關(guān)。此后 PLC 控制傳送帶電機帶動傳動帶，前攔截桿收回，瓶子移動，前光電傳感器開始計滿瓶數(shù)。當(dāng)計數(shù)至 6 個時，前光電傳感器傳輸信號給 PLC，PLC 控制前攔截桿伸出，后攔截桿收回，前光電傳感器清零，后光電傳感器繼續(xù)計數(shù)，而后往復(fù)循環(huán)。如圖 1.2 所示。圖 1-2 控制系統(tǒng)流程圖2. 2.系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示，移動部件上下移動的距離為 100mm，應(yīng)快速到達，時間為 1s，選絲杠的公稱直徑為 d=20mm，估計移動部件總重量為G=100N。其下方設(shè)置一條滾動的帶傳動設(shè)備，使飲料瓶能隨皮帶到達灌裝口。. v圖 2-

25、1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)2.12.1 電機的選擇電機的選擇2.1.12.1.1 絲杠電機的選擇絲杠電機的選擇1）絲杠電機轉(zhuǎn)軸上總轉(zhuǎn)動慣量 Jeq 的計算加在絲杠電機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量 Jeq 是進給伺服系統(tǒng)的主要參數(shù)之一，它對選擇電機具有主要意義。Jeq 主要包括電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量與滾珠絲杠以及移動部件等折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動慣量等。Jeq 的具體計算方法如下：已知：滾珠絲杠的公稱直徑 d0=20mm，總長 480mm，導(dǎo)程 Ph=5mm,材料密度 P=7.85*10-3kg/cm3,移動部件總重力 G=100N。算得各零部件的轉(zhuǎn)動慣量如下：滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量 Js=0.6kg.cm2，滑塊折算到

26、絲杠上的轉(zhuǎn)動慣量 Jw=0.398kg.cm2。初選絲杠電機的型號為 75BC380A，為三相反應(yīng)式，步矩角為 1.5 度，查得該型號步進電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量 Jm=0.2kg.cm2。由 Jeq=Js+Jw+Jm，帶入數(shù)據(jù)，則計算得加在絲杠電機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量Jeq=Js+Jw+Jm=0.6+0.398+0.2=1.198kg.cm2。2）等效負載轉(zhuǎn)矩的計算絲杠電機轉(zhuǎn)軸所承受的負載轉(zhuǎn)矩在不同的工況下是不同的。通常考慮兩種情況：一種是快速上升，另一種是快速下降。顯然快速上升時，負載轉(zhuǎn)矩較大。設(shè)快速上升時電機轉(zhuǎn)軸所承受的負載轉(zhuǎn)矩為 Teq，則. vTeq=Tamax+Tf+T0 (2-1)式中：

27、Tamax快升時電動機轉(zhuǎn)軸上最大加速轉(zhuǎn)矩，單位為 N.m； Tf部件移動時電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩，單位為 N.m； T0滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩，單位為N.m；快速空載啟動時折算到電機轉(zhuǎn)軸上的最大附加轉(zhuǎn)矩：Tamax=(2*Jeq*n)/(60t) (2-2)式中：Jeq電機轉(zhuǎn)軸上總轉(zhuǎn)動慣量，單位為 kg.m2；n電機的轉(zhuǎn)速，單位為 r/min；t電機加速所用時間，單位為 s，在 0.31s 之間取；其中：n=(vmax*)/(360*) (2-3)式中：vmax空載最快移動速度，本機器為 6000mm/min；步進電機步矩角，預(yù)選電動機為 1.5 度；脈沖當(dāng)量，=0.01mm

28、；將以上各值代入式(2-3)，算得 n=2500r/min。設(shè) t=0.4s，傳動系統(tǒng)總效率 =0.7，求得：Tamax=(2*1.198*10-4*2500)/(60*0.4*0.8)0.196N.m移動部件運動時折算到電機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩：Tf=(F摩*Ph)/( 2) (2-4)式中：F摩導(dǎo)軌的摩擦力，單位為 N；Ph滾珠絲杠導(dǎo)程，單位為 m；傳動系統(tǒng)總效率，一般取 =0.70.85；. v其中：F摩=(Fc+G) (2-5)式中：導(dǎo)軌的摩擦因素（滑動導(dǎo)軌取 0.150.18，滾動導(dǎo)軌取0.0030.005） ，取 =0.15； Fc垂直方向的工作負載，車削時為 Fc，立銑時為 Fz，單

29、位為 N，取Fc=0；G運動部件總重力，單位為 N，本設(shè)備 G=100N；將以上各值代入式(2-5)，算得 F摩=15N。由式(2-4)可知，移動部件運動時，折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩為：Tf=(F摩*Ph)/( 2i)=(15*0.005)/(2*3.14*0.7*2)=0.00853N.m滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩：T0=(FYJ*Ph)(1-02)/( 2i) (2-6)式中：FYJ滾珠絲杠的預(yù)緊力，一般取滾珠絲杠工作載荷 FM的 1/3，單位為 N；0滾珠絲杠未預(yù)緊時的傳動效率，一般取 0=0.9；由于滾珠絲杠副的傳動效率很高，所以有式(2-6)算出的 T0 值很

30、小，與Tamax 和 Tf 比起來，通常可以忽略不計。最后由式(2-1)，求得快速啟動時電機轉(zhuǎn)軸所承受的負載轉(zhuǎn)矩：Teq=Tamax+Tf+T0=0.196+0.0085=0.2045N.m3)絲桿電機的校核將上述計算說得的 Teq 乘上一個 K，用 K*Teq 的值來初選絲杠電機的最大靜轉(zhuǎn)矩，其中的系數(shù) K 稱作安全系數(shù)。對于開環(huán)控制，一般應(yīng)在 2.54 之間選取。取 K=4，則絲杠電機最大靜轉(zhuǎn)矩：. vTjmax=4Teq=4*0.2045=0.818N.m上述初選的絲杠電機型號為 75BC380A，該電機的最大靜轉(zhuǎn)矩Tjmax=0.98N.m，滿足要求。2.1.22.1.2 傳送帶電機的

31、選擇傳送帶電機的選擇1）傳送帶電機的初選若傳送帶滾筒直徑 D=70mm，左右滾筒用 45*鋼實心柱型，滾筒長約100mm(支撐部分不包含在內(nèi))，已知 45*鋼的密度為 =7.85g/cm3。取傳送帶兩滾筒軸間的間距為 2m，平均 100mm 放一個瓶子，每一個瓶子容量為 0.5L，質(zhì)量為 0.5kg。這時傳送帶上瓶子的最大質(zhì)量為 10kg，傳送帶的最大速度為 0.1m/s。則滾筒的體積 V=(D/2)2*h=3.14*3.52*10=384.65cm3,所以滾筒的質(zhì)量m=V*=384.65*7.85=3.02kg。若此時加上支撐部分的質(zhì)量，則總質(zhì)量為 4.25kg。這時兩個滾筒的轉(zhuǎn)動慣量為 J

32、1=(1/2)*m*(D/2)2=0.5*4.25*3.52=26.03kg.cm2。傳送帶上的瓶子質(zhì)量折算到電機主軸上的轉(zhuǎn)動慣量為：J2=(365w/4g)*(v/n) 2 (2-7)式中：w傳送帶上的最大重量，單位為 N，此處 w=10kg*9.8m/s2；v傳送帶上瓶子的速度，單位為 m/s； n滾筒的轉(zhuǎn)速，單位為 r/s；其中 v/n 簡化得 v/n=D，代入得：J2=365*10*(3.14*0.07)2/4=44.085kg.cm2。初選傳送帶電機型號為 86BYG250B-SAFRBC-0202，該電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量為J3=3.0kg.cm2。. v總轉(zhuǎn)動慣量 J0= J1+ J2

33、+ J3=26.05+44.085+3.0=73.115kg.cm2。2）傳送帶電機的校核該電機的啟動時間為 0.03s，則電機轉(zhuǎn)軸上所受的轉(zhuǎn)矩為：M= J0*(2n)/(60t)=(73.115*6.28*27.3*10-2)/(60*0.03)=0.696N.m以 M 乘以一個系數(shù) K，即以 KM 來初選電機的最大靜轉(zhuǎn)矩，取 K=4，則傳送帶電機的最大靜轉(zhuǎn)矩 Tjmax為：Tjmax=4M=0.696*4=2.784N.m所選電機最大靜轉(zhuǎn)矩為 5N.m，滿足要求。2.22.2 滾珠絲杠副的計算滾珠絲杠副的計算2.2.12.2.1 最大工作載荷最大工作載荷 F Fm m的計算的計算滾珠絲杠副

34、的最大工作載荷 Fm是指滾珠絲杠副在驅(qū)動工作臺時所承受的最大軸向力，也叫進給力。它包括滾珠絲杠副的進給力、移動部件的重力以及作用在導(dǎo)軌上的切削力所產(chǎn)生的摩擦力。由圖 1-2 可知，絲杠只受進給方向載荷F=G=100N。又有 Fm=KF，K 為顛覆力矩影響系數(shù)，這里取 K=1.15。所以Fm=1.15*100=115N。2.2.22.2.2 最大動載荷最大動載荷 C C 的計算的計算滾珠絲杠應(yīng)根據(jù)額定動載荷 Ca選用，最大動載荷計算原理與滾動軸承相同。滾珠絲杠的最大動載荷 C 可用以下公式計算：C=C=* *fm*Fm (2-8)3L式中：L滾珠絲杠副的工作壽命，單位為 106r；. vfm運轉(zhuǎn)

35、狀態(tài)系數(shù)，無沖擊狀態(tài)取 11.2，一般狀態(tài)取 1.21.5，有沖擊振動取 1.52.5，此處取 fm=1.5；Fm滾珠絲杠副最大工作載荷，單位為 N； 其中：L=60nt/106 (2-9) 式中：n絲杠轉(zhuǎn)速，n=1000v/L0(v 為最大載荷下的進給速度，可取最高速度的 1/31/2；L0為絲杠的基本導(dǎo)程，單位為 mm)，計算時，可根據(jù)快進速度 vmax和絲杠最大轉(zhuǎn)速 nmax初選一個數(shù)值(L0=1000vmax/nmax)，待剛度驗算后再確定； t額定使用壽命，單位為 h，可取 t=15000h；將以上數(shù)值代入式(2-9)得 L=60*(1000*6/0.005)*15000/106=1

36、080(106r)。再由式(2-8)計算得 C=*1.5*115=1769.83N=1.77kN。310802.2.32.2.3 額定動載荷額定動載荷 C Ca a的校核的校核滾珠絲杠的型號為 CDM2005-2.5-P3，其額定動載荷 Ca=10kN，遠大于C=1.77kN，所以滿足要求。2.2.42.2.4 剛度的驗算剛度的驗算 滾珠絲杠副的軸向變形將引起絲杠導(dǎo)程發(fā)生變化，從而影響定位精度和運動平穩(wěn)性。軸向變形主要包括絲杠的拉伸或壓縮變形、絲杠與螺母之間滾道的接觸變形等。. v絲杠的拉伸或壓縮變形量 1在總變形量中占的比重比較大，可按下式計算：1= (2-10)IEMaESFm22 式中：

37、Fm絲杠的最大工作載荷，單位為 N；絲杠兩端支撐間的距離，單位為 mm； E絲杠的材料彈性模量，鋼的 E=2.1*105MPa；S絲杠按底徑 d2確定的截面積，單位為 mm2；M轉(zhuǎn)矩，單位為 N.mm；I絲杠按底徑 d2確定的截面慣性矩，單位為 mm4；其中， “+”號用于拉伸， “”號用于壓縮。由于轉(zhuǎn)矩 M 一般較小，所以式中第 2 項在計算時可以忽略不計，因此有 1=(115*500)/(2.1*105*20)=0.01369。滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量 2可從產(chǎn)品型號中查出。絲杠總變形量 =1+2。一般總變形量 不應(yīng)大于規(guī)定精度的一半，本產(chǎn)品精度不大，所以絲杠夠用。2.32.3 滾動軸

38、承的選擇滾動軸承的選擇如今滾動軸承多為已標準化的構(gòu)件。因而，在機械設(shè)計中，設(shè)計滾動軸承的部件時，只需：1）正確選擇出能滿足約束條件的滾動軸承，包括：合理選擇軸承和校核所選擇的軸承是否能滿足強度、轉(zhuǎn)速、經(jīng)濟等方面的約束；2）進行滾動軸承部件的組合設(shè)計，包括：合理選擇軸承的類型、內(nèi)徑以及諸如公差等級、特殊結(jié)構(gòu)等。. v2.3.12.3.1 絲杠滾動軸承的選擇絲杠滾動軸承的選擇由于絲杠滾動軸承主要受軸向力，所以選擇角接觸軸承。已知內(nèi)徑為20mm，所以初選軸承 GB/T 292-1994，角接觸軸承 7002C 型，其主要參數(shù)：內(nèi)徑：d=15mm；外徑：D=32mm；寬：B=9mm；極限轉(zhuǎn)速：2400

39、0r/min；基本額定動載荷：Cr=6.25kN；基本額定靜載荷：C0=3.42kN；則軸承的壽命可由以下公式計算：Lh10=； (2-11)1066010Ln)(60106PrFCn其中 =3，設(shè)軸承的轉(zhuǎn)速為 n=6000r/min，則當(dāng)量動載荷FP=XFR+YFA=0.44*0+1.4*115=161N。所以軸承的壽命為：Lh10=1.63*105h。)(60106PrFCn36)161. 025. 6(60006010壽命足夠了。2.3.22.3.2 滾筒滾動軸承的選擇滾筒滾動軸承的選擇綜前所述，選用角接觸軸承，選軸承 GB/T 292-1994，角接觸軸承7004AC，其主要參數(shù)：內(nèi)徑

40、：20mm； 外徑：42mm；. v寬：12mm；極限轉(zhuǎn)速：19000r/min；基本額定動載荷：10.0kN；基本額定靜載荷：5.78kN；2.42.4 聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器的選擇 聯(lián)軸器的選用，首先按工作條件選則合適的類型，然后再根據(jù)轉(zhuǎn)矩、軸徑及轉(zhuǎn)速查有關(guān)手冊選擇尺寸。2.4.12.4.1 傳送帶電機聯(lián)軸器的選擇傳送帶電機聯(lián)軸器的選擇傳送帶電機轉(zhuǎn)子直徑為 28mm，所以根據(jù)所傳送的轉(zhuǎn)矩、軸徑及轉(zhuǎn)速，從聯(lián)軸器標準件中選取聯(lián)軸器型號：GY4，其主要參數(shù)：軸孔直徑：28mm；軸孔長度：62mm；許用轉(zhuǎn)矩：40N.m；許用轉(zhuǎn)速：9500r/min；轉(zhuǎn)動慣量：0.0093kg.m2；2.4.22.4.

41、2 絲杠電機聯(lián)軸器的選擇絲杠電機聯(lián)軸器的選擇絲杠電機轉(zhuǎn)子直徑為 8mm，所以根據(jù)所傳送的轉(zhuǎn)矩、軸徑及轉(zhuǎn)速，從聯(lián)軸器標準件中選取聯(lián)軸器型號：NL1，其主要參數(shù)：軸孔直徑：8mm；軸孔長度：23mm；. v公稱扭矩：40N.m；許用轉(zhuǎn)速：6000r/min；2.52.5 灌裝機儲液箱的尺寸確定灌裝機儲液箱的尺寸確定儲液箱的長寬高尺寸是根據(jù)儲液箱的有效容積來確定，它的長寬高按 1:1:1或 1:2:3 結(jié)合系統(tǒng)的發(fā)熱和散熱及熱平衡原則來計算，因為系統(tǒng)發(fā)熱少，所以無需熱平衡校核。參照現(xiàn)有的水箱尺寸，定其長寬高分別為：900mm，500mm，200mm。儲液箱需要進行噴丸、酸洗和表面清洗，內(nèi)壁可以涂一層

42、塑料薄膜或清漆。3. 3.電氣控制系統(tǒng)硬件設(shè)計電氣控制系統(tǒng)硬件設(shè)計3.13.1 總體方案分析總體方案分析本次自動飲料灌裝系統(tǒng)生產(chǎn)線是根據(jù)六口自動飲料灌裝系統(tǒng)生產(chǎn)線的原理來設(shè)計的，其工作流程及原理如下：首先，人工將飲料瓶放置在自動化生產(chǎn)線上（自動化生產(chǎn)線的寬度僅夠一個瓶身通過，且兩端空隙不超過 2 毫米，瓶與瓶之間無空隙，傳送帶前后端各有一鐵桿攔住所有瓶子，并且兩端各有一光電傳感器計瓶數(shù)） 。啟動機器，后攔截桿收回，傳送帶將瓶子往前移，移至后光電傳感器下端時，后光電傳感器自動計數(shù)。計數(shù)至 6 個時，后光電傳感器傳輸信號給 PLC，PLC 控制后攔截桿，后攔截桿攔截第 7 個瓶子，后光電傳感器清零

43、。延時 2S 后，傳送帶停止工作。此時 PLC 傳輸信號給絲杠電機，絲杠電機帶動絲杠使噴口向下運動。當(dāng)噴口下壓到下限位時，噴口下限位行程開關(guān)打向另一側(cè)，使 PLC 傳輸信號給噴口上的. v電磁閥，電磁閥開通，橢圓齒輪流量計開始計流量，噴口開始注水。當(dāng)流量計顯示流量達 500ml 時，流量計傳輸信號給 PLC，PLC 關(guān)斷噴口電磁閥，噴口停止注水。隨后 PLC 傳輸信號給絲杠電機，絲杠電機帶動噴口上抬置頂，觸發(fā)噴口上限位行程開關(guān)。此后 PLC 控制傳送帶電機帶動傳動帶，前攔截桿收回，瓶子移動，前光電傳感器開始計滿瓶數(shù)。當(dāng)計數(shù)至 6 個時，前光電傳感器傳輸信號給 PLC，PLC 控制前攔截桿伸出，

44、后攔截桿收回，前光電傳感器清零，后光電傳感器繼續(xù)計數(shù)，而后往復(fù)循環(huán)3.23.2 控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的 I/OI/O 點及地址分配點及地址分配3.2.13.2.1 輸入信號輸入信號 I/OI/O 點地址分配點地址分配輸入信號 I/O 點地址分配如表 3.1 所示。表 3-1 輸入信號 I/O 點地址分配名稱代碼地址編號啟動按鈕SF1I0.0停止按鈕SF2I0.1噴頭上限位行程開關(guān)BG1I0.2噴頭下限位行程開關(guān)BG2I0.3前擋桿前限位行程開關(guān)BG3I0.4前擋桿后限位行程開關(guān)BG4I0.5后擋桿前限位行程開關(guān)BG5I0.6后擋桿后限位行程開關(guān)BG6I0.7后光電開關(guān)KF1I1.0. v前光電開

45、關(guān)KF2I1.11 號噴頭流量計信號BG7I1.22 號噴頭流量計信號BG8I1.33 號噴頭流量計信號BG9I1.44 號噴頭流量計信號BG10I1.55 號噴頭流量計信號BG11I1.66 號噴頭流量計信號BG12I1.73.2.23.2.2 輸出信號輸出信號 I/OI/O 點地址分配點地址分配輸出信號 I/O 點地址分配如表 3.2 所示。表 3-2 輸出信號 I/O 點地址分配名稱代碼地址編號傳送帶啟動QA03Q0.0前擋桿伸出電磁閥MB1Q0.1前擋桿收回電磁閥MB2Q0.2后擋桿伸出電磁閥MB3Q0.3后擋桿收回電磁閥MB4Q0.5傳送帶停止MB01Q0.41 號噴口電磁閥MB11

46、Q0.62 號噴口電磁閥MB12Q0.73 號噴口電磁閥MB13Q1.04 號噴口電磁閥MB14Q1.1. v5 號噴口電磁閥MB15Q1.26 號噴口電磁閥MB16Q1.3噴口下壓QA05Q1.4噴口上抬QA06Q1.53.33.3 電氣元件選型電氣元件選型3.3.13.3.1 PLCPLC 的選型的選型從上面分析可知系統(tǒng)共有開關(guān)量輸入 16 個，開關(guān)量輸出 14 個。參照西門子 S7-200 產(chǎn)品目錄及市場實際價格，選用主機 CPU226 AC/DC/繼電器。如表 3-3 所示。3.3.23.3.2 斷路器的選型斷路器的選型斷路器選用原則:1）空開額定工作電壓大于等于線路額定電壓2）空開額

47、定電流大于等于線路負載電流3）空開電磁脫扣器整定電流大于等于負載最大峰值電流（負載短路時電流值達到脫扣器整定值時，空開瞬時跳閘。一般 D 型代號的空開出廠時，電磁脫扣器整定電流值為額定電流的 8-12 倍。 ）也就是說短路跳閘而電機啟動電流是可以避開的。斷路器的作用：斷路器的作用是切斷和接通負荷電路，以及切斷故障電路，防止事故擴大，保證安全運行。而高壓斷路器要開斷 1500V，電流為 1500-2000A 的電弧，這些. v電弧可拉長至 2m 仍然繼續(xù)燃燒不熄滅。故滅弧是高壓斷路器必須解決的問題。 吹弧熄弧的原理主要是冷卻電弧減弱熱游離，另一方面通過吹弧拉長電弧加強帶電粒子的復(fù)合和擴散，同時把

48、弧隙中的帶電粒子吹散，迅速恢復(fù)介質(zhì)的絕緣強度。根據(jù)三個電動機的額定電流，選擇斷路器 QA01、QA02、QA04 的型號為DZ47-63-C16。如表 3-3 所示。3.3.33.3.3 接觸器的選型接觸器的選型接觸器是一種用來接通或斷開帶負載的交直流主電路或大容量控制電路的自動化切換器，主要控制對象是電動機。通用接觸器可大致分以下兩類。 1）交流接觸器。主要有電磁機構(gòu)、觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置等組成。常用的是CJ1、0CJ12、CJ12B 等系列。2）直流接觸器，一般用于控制直流電器設(shè)備，線圈中通以直流電，直流接觸器的動作原理和結(jié)構(gòu)基本上與交流接觸器是相同的。接觸器的選型有諸多因素外與負載密切相關(guān)

49、一般三相異步電機的起動電流為額定電流的 3-5 倍。所以接觸器的額定電流為：4IN=36A 綜上所述，本系統(tǒng)選用 CJX2-09 接觸器：額定電壓為 220V。如表 3-3 所示。3.3.43.3.4 行程開關(guān)的選型行程開關(guān)的選型行程開關(guān)又稱限位開關(guān)或位置開關(guān)。它是一種根據(jù)運動部件的行程位置而切換電路工作狀態(tài)的控制電器。行程開關(guān)的動作原理與控制按鈕相似，在機床設(shè)備中，事先將行程開關(guān)根據(jù)工藝要求安裝在一定位置上，部件在運行中，裝. v在其上撞塊壓下行程開關(guān)頂桿，使行程開關(guān)的觸點動作而實現(xiàn)電路的切換，達到控制運動部件行程位置的目的。根據(jù)系統(tǒng)的整體要求，選擇行程開關(guān)的型號為 LX19-001。如表

50、3-3 所示。3.3.53.3.5 光電傳感器的選型光電傳感器的選型本設(shè)計采用的是歐姆龍的光電傳感器（光電開關(guān)） ，型號為 E3JK-5M3，直流正負 12240V，交流 24240V。如表 3-3 所示。該光電傳感器的特點有：1）檢測距離長； 2）對檢測物體的限制少； 3）響應(yīng)時間短； 4）分辨率高； 5）可實現(xiàn)非接觸的檢測； 6）可實現(xiàn)顏色判別； 7）便于調(diào)整。3.3.63.3.6 流量計的選型流量計的選型根據(jù)系統(tǒng)整體要求，選用橢圓齒輪流量計，型號為 LWGY。如表 3-3 所示。橢圓齒輪流量計是容積式流量計的一種，用于緊密的連續(xù)或間斷的測量管道中液體的流量或瞬時流量，精度較高。長期使用的

51、橢圓齒輪流量計，其內(nèi)部的齒輪會被腐蝕和磨損，從而影響測量精度。因而，要經(jīng)常注意觀察，并定期拆下進行檢查，若條件允許最好定期進行標定。. v3.3.73.3.7 電磁閥的選型電磁閥的選型國內(nèi)外的電磁閥從原理上分為三大類（即：直動式、分步直動式、先導(dǎo)式） ，而從閥瓣結(jié)構(gòu)和材料上的不同與原理上的區(qū)別又分為六個分支小類（直動膜片結(jié)構(gòu)、分步膜片結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)式膜片結(jié)構(gòu)、直動活塞結(jié)構(gòu)、分步活塞結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)活塞結(jié)構(gòu)） 。本設(shè)計采用的主要是直動式電磁閥。根據(jù)系統(tǒng)整體要求，選用直動式電磁閥，型號為 BS12C。如表 3-3 所示。表 3-3 電氣元件選型表序號代號名稱型號數(shù)量備注1SF1按鈕LA19-111綠色2SF

52、2按鈕LA19-111紅色3BG1BG12行程開關(guān)LX19-001124KF1KF2光電傳感器E3JK-5M325BF流量計LWGY6橢圓式6CPU226可編程控制器CPU226 AC/DC 繼電器17MA1傳送帶電機86BYG250B-SAFRBC1200W8MA2絲杠電機75BC380A1500mW9QA01斷路器DZ47-63-C16110QA02、QA04電機斷路器DZ47-63-C16211QA03電機接觸器CJX2-091AC220V12QA05、QA06電機接觸器CJX2-092AC220V. v13LB電源濾波器DF200-10A-011220/10A14DY24V 直流電源A

53、C/DC 24V110A15PG電源指示燈XB2-BW31M1C1AC220V16MB1MB4電磁閥BS12C4直動式17MB11MB16電磁閥BS12C6直動式18MB01電磁制動器119KF1KF12繼電器JZ7-111220FA熔斷器MDA-12A1限流 12A3.43.4 電氣控制系統(tǒng)原理圖電氣控制系統(tǒng)原理圖3.4.13.4.1 電氣原理圖總體設(shè)計電氣原理圖總體設(shè)計根據(jù)設(shè)計需求分析，需要 2 個電機，電機分別有：傳送帶電機、絲杠電機，絲杠電機正反轉(zhuǎn)控制絲桿的上下運動，并帶動噴口上下運動。所有電機過載保護均采用熔斷器保護。另外選擇 CPU226 作為主機，設(shè)計顯示燈有：電源顯示燈。設(shè)有電

54、磁閥作為各種狀態(tài)的輸出，電磁閥的數(shù)量為 10 個。輸入有兩個光電傳感器，用來計空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)。3.4.23.4.2 傳送帶電機接線圖傳送帶電機接線圖如圖 3-2 所示，傳送帶由一個三相異步電機控制。當(dāng) QA03 接觸器閉合時，傳送帶啟動；當(dāng) QA03 接觸器斷開時，傳送帶停止。QA03 的閉合與否可由啟動按鈕和停止按鈕控制，也可由自動運行過程中 PLC 說給的相應(yīng)型號來控制。圖 3-2 傳送帶電機電氣圖. v3.4.33.4.3 絲杠電機接線圖絲杠電機接線圖 如圖 3-3 所示，絲杠由電機正反轉(zhuǎn)控制。當(dāng) QA05 接觸器閉合時，絲杠電機正轉(zhuǎn)，帶動絲杠向下運動；當(dāng) QA06 接觸器閉合時，絲杠電

55、機反轉(zhuǎn)，帶動絲杠向上運動。QA05 與 QA06 的閉合斷開以及正反轉(zhuǎn)由 PLC 控制圖 3-3 絲杠電機電氣圖3.4.43.4.4 電磁閥接線圖電磁閥接線圖如圖 3-4 所示，為電磁閥接線圖。電磁閥不能直接連在 PLC 上，應(yīng)該使用中間繼電器來實現(xiàn)。MB1MB4 為控制前后擋桿伸出或收回的電磁閥，MB11MB16為控制灌裝關(guān)斷的電磁閥。圖 3-4 電磁閥電氣圖3.4.53.4.5 控制系統(tǒng)接線圖控制系統(tǒng)接線圖如圖 3-5 所示，為控制系統(tǒng)接線圖。控制系統(tǒng)的輸入有兩個光電開關(guān)，用來計瓶數(shù)；輸出接中間繼電器，用來實現(xiàn)電磁閥的關(guān)斷。控制系統(tǒng)選用 CPU226 作為主電路板來驅(qū)動整個電路。圖 3-5

56、 控制系統(tǒng)電氣圖4. 4.電氣控制系統(tǒng)軟件設(shè)計電氣控制系統(tǒng)軟件設(shè)計4.14.1 STEP7-Micro/WINSTEP7-Micro/WIN 軟件介紹軟件介紹STEP7-Micro/WIN 是在 WINDOWS 平臺上運行的 S7-200 系列 PLC 的專用編程軟件，操作界面簡單方便，能解決復(fù)雜的自動化任務(wù)，可快速進入，節(jié)省. v編程時間，其主要功能及特點如下。程序結(jié)構(gòu)簡單，通過一個主程序調(diào)用其他子程序或中斷程序，保證了程序結(jié)構(gòu)的清晰；可以用語句表(STL)和梯型圖(LAD)編程；可以進行符號編程；通過符號表分配符號和絕對地址，并可打印輸出；支持三角函數(shù)，開方，對數(shù)運算功能；指令集易學(xué)，指令

57、由容易記的縮寫組成。相同的指令只需稍加修改就可用于不同的功能(例如指令 MOVE 根據(jù)傳送的方式不同有不同的形式)；易于使用的組態(tài)向?qū)Вㄎ谋撅@示器，PID 控制器，CPU 間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ嵐δ埽咚儆嫈?shù)器；可用于 CPU 硬件設(shè)置，包括擴展模塊設(shè)置，輸入延時，實時時鐘設(shè)置，口令分配，通訊系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)地址設(shè)置等；二進制運算功能，包括移位、循環(huán)移位、轉(zhuǎn)換、與、或、異或等邏輯運算，計數(shù)器、定時器設(shè)置，16 位、32 位整數(shù)運算，浮點數(shù)運算，比較指令運算，數(shù)值轉(zhuǎn)換等；可在線、離線編程；通過鍵盤的快捷鍵可編輯全部功能，語句和程序段可使用剪切、粘貼和插入功能，可取消上一次操作，在用戶程序中還可以查找文

58、字和操作等。進行 PLC 控制邏輯程序設(shè)計應(yīng)遵循以下幾個基本步驟。(1)分解被控對象或機器把要控制的對象或機器分解成相互獨立的部分，這些分解將影響功能描述及資源的分配。(2)建立功能規(guī)范寫出被控對象或機器的每部分的描述，它包括輸入/輸出點(I/O)、操作的功能描述、每個執(zhí)行器(線圈、電機、驅(qū)動器等)的允許狀態(tài)(執(zhí)行前要滿足的狀態(tài))、操作接口的描述、與被控對象或機器的其他部分的接口。(3)安全電路的設(shè)計. v控制設(shè)備在不安全的狀態(tài)下出現(xiàn)故障，會造成不希望的啟動或機器操作的變化。當(dāng)不希望的或不正確的機器操作會造成人身傷害或嚴重的財產(chǎn)損失時，應(yīng)該考慮采用和 CPU 獨立的機電冗余來防止不安全的操作。

59、在安全電路設(shè)計中應(yīng)該考慮下面的任務(wù)：防止會造成危害的不適合的執(zhí)行器操作；識別那些保證不危險操作的條件，并決定如何獨立于 CPU 檢測這些條件；當(dāng)控制對象得電或斷電時 CPU 和 I/O 如何影響控制對象；設(shè)計獨立于CPU 的手動或機電冗余來阻止危險的操作；向 CPU 提供獨立電路的適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)信息，以便于程序員和操作界面得到所需要的信息；識別其它的和控制對象安全操作有關(guān)的安全要求。(4)詳細說明操作站根據(jù)功能描述的要求建立操作站的配置圖，包括：與控制對象或機器有關(guān)的每個操作站的位置總圖、操作站的設(shè)備機械圖(顯示、開關(guān)、指示燈等)、與CPU 或擴展模塊有關(guān)的電氣圖。(5)建立 PLC 配置圖根據(jù)功

60、能描述的要求建立控制設(shè)備的配置圖，包括控制對象或機器有關(guān)的每個 CPU 的位置圖、CPU 和擴展 I/O 模塊的機械布局圖(包括控制柜和其他設(shè)備)、每個 CPU 和擴展模塊的電氣圖(包括設(shè)備型號，通訊地址和 I/O 地址)。(6)建立符號名表如果選擇了符號名尋址，需要對絕對地址建立一個符號名表。符號名表不僅包括物理輸入輸出信號，也包括程序中用到的其他元件。為完成廣泛的自動化任務(wù)，S7-200CPU 提供許多類型的指令。在 S7-200CPU 中有兩類基本指令:SIMATIC 和 IEC1131-3，當(dāng)選用 SIMATIC 指令集時，. v用戶可通過選擇語句表(STL)編輯器、梯形圖(LAD)編