綜合實驗報告項目組成員及分工及成績評定目錄一、課程項目設計目的 2二、課程項目介紹與設計要求 21.項目名稱及實物圖 22.設計要求 32.1技術要求 32.2設計內容要求 5三、PLC硬件系統設計 51、系統的輸入輸出信號的確定 52、硬件模塊選型 63、系統輸入輸出I/O分配 7四、項目elecworks軟件操作 81主電路繪制 82控制電路繪制 113電氣布局圖繪制 204項目機柜圖繪制 215設計文檔標準化輸出 24五、總結 27參考文獻 27一、課程項目設計目的掌握電氣設計項目流程、設計規(guī)范、定性分析、定量計算及項目打包和電氣柜生成等行業(yè)規(guī)范化、智能化設計技能。學習實際工程項目的設計流程與步驟。提高自身的自主學習和終身學習的意識，掌握自主學習的方法，并能對所學知識、技術與方法進理解、表達、總結和歸納，核心能力。學會理解復雜工程問題，并能夠勝任電氣工程復雜工程問題中的項目管理工作，核心能力。二、課程項目介紹與設計要求1.項目名稱及實物圖項目名稱為可樂自動灌裝生產線設計，我們通過對系統的設計指標以及內容要求的理解與分析，在Elecworks（soildworks）這款軟件中規(guī)范的繪制整個項目的原理圖、布局圖、機柜圖以及項目報表清單的導出；用到的Elecworks（soildworks）這款軟件的強大之處在于它擁有獨立數據庫，各類設計數據都可根據用戶需求去進行修改與完善。圖1為常見可樂灌裝生產線的實物圖，主要包括傳送帶、接近開關、灌裝罐，灌裝閥門、壓力傳感器等設備。圖2為項目指示燈按鈕布局圖，這里作為后面硬件設計的指標。 圖1自動灌裝生產線實物參考模型圖圖2指示燈按鈕布局圖2.設計要求在對本項目有一個大致的了解后，我們提出項目的設計要求，主要包括技術要求與內容方面的要求，下面從這兩方面來進行說明。2.1技術要求技術要求方面包括以下幾點：(1)就地/遠程方式選擇sd飲料自動灌裝機設計了就地和遠程兩種控制方式，可以通過就地/遠程開關進行方式選擇，同時通過就地或遠程指示燈進行狀態(tài)指示。在就地控制方式下，用操作面板上的按鈕和開關來控制設備的運行。在遠程控制方式下，通過網絡用上位監(jiān)控系統來控制設備的運行。(2)手動/自動模式選擇自動灌裝生產線設計了手動和自動兩種工作模式。在生產線停止運行的狀態(tài)下，允許通過手動/自動選擇開關和確認按鈕，選擇手動模式或自動模式。手動模式用干設備的調試和系統復位，通過上位監(jiān)控系統設置參數。自動模式下允許啟動生產線運行。手動模式和自動模式的狀態(tài)通過手動模式指示燈和自動模式指示燈進行狀態(tài)指示。(3)啟動/停止在自動模式下，按下啟動按鈕，啟動生產線運行。傳送帶正向傳輸，當空瓶子到達灌裝位置時停止傳輸，灌裝閥門打開，開始灌裝物料，并計時;灌裝時間到，灌裝閥門關閉，傳送帶繼續(xù)正向傳輸，直到下一個空瓶子到達灌裝位置。在自動模式下，按下停止按鈕，停止生產線運行，傳送帶停止傳輸，灌裝閥門關閉。(4)急停當設備發(fā)生故障時，按下急停按鈕，停止生產線的一切運行，同時急停指示燈亮，直到急停按鈕復位。(5)點動控制在手動模式下，正向點動/反向點動按鈕用于調試設備。按下正向點動按鈕，傳送帶正向傳輸，松手后傳送帶停止傳輸;按下反向點動按鈕，傳送帶反向傳輸，松手后傳送帶停止傳輸。灌裝點動按鈕用于控制灌裝閥門實現點動灌裝控制。(6)暫停按鈕在自動模式下，按下暫停按鈕，則閥門關閉，傳送帶停止傳輸，運行指示燈閃，直到按下啟動按鈕，生產線繼續(xù)運行，運行指示燈變?yōu)槌Ａ痢?7)復位按鈕在自動模式下，要求控制系統可以實現工件的計數統計，包括空瓶數、成品數和廢品數;在手動模式下，按下復位按鈕，將統計數據清零。(8)故障報警及應答按鈕當設備發(fā)生故障時，控制系統能夠立即響應，操作面板上相應的報警指示燈會閃亮。按下應答按鈕后，如果故障已經排除則相應報警燈滅;如果故障依然存在，則相應報警燈常亮。(9)模擬量檢測當灌裝后的成品到達稱重臺，此時對成品重量進行檢測，當重量位于限定范圍內，則判定為合格品，否則為不合格品。對于灌裝罐內的液位也進行檢測，保證液位在正常范圍內。如果重量不合格或液位不在正常范圍內，則上位報警。(10)上位監(jiān)控系統在計算機組態(tài)上位監(jiān)控系統，能夠實時監(jiān)視與控制生產線的運行，并可以進行參數設置和顯示，且具有報警功能。2.2設計內容要求確定主電路設計方案；確定控制電路設計方案并繪制原理圖;IO口分配；PLC供電原理圖繪制；開關量輸入原理圖繪制；開關量輸出原理圖繪制；模擬量輸入原理圖繪制；設計文檔標準化輸出;電柜布局圖繪制；現場電氣設備布局圖繪制；BOM表；設計結果清單；三、PLC硬件系統設計在確定好項目技術指標后，我們先對控制系統進行設計；項目選用西門子的1500系列PLC。PLC硬件系統設計包括根據控制任務分析確定系統的輸入輸出信號、硬件選型及參數設置、I/O分配等，下面從這幾點展開分析：1、系統的輸入輸出信號的確定根據系統設計要求，分別確定系統的數字量輸入、數字量輸出、模擬量輸入信號信號如表1、表2、表3所示。表1數字量輸入信號序號名稱序號名稱1啟動按鈕9就地/遠程控制選擇開關2停止按鈕10故障應答按鈕3正向點動按鈕11復位按鈕4反向點動按鈕12急停狀態(tài)輸入5罐裝點動按鈕13空瓶位置傳感器（接近開關）6手動/自動模式選擇開關14罐裝位置傳感器（接近開關）7模式確認按鈕15成品位置傳感器（接近開關）8暫停按鈕表2數字量輸出信號序號名稱序號名稱1就地控制指示燈6故障報警指示燈2運程控制指示燈7檢測合格指示燈3生產線運行指示燈8物料罐裝閥門4手動模式指示燈9傳送帶正向運行5自動模式指示燈10傳送帶反向運行表3模擬量輸入信號序號名稱序號名稱1成品稱重傳感器2罐裝罐液位傳感器2、硬件模塊選型自動灌裝生產線的控制器包括電源模塊、CPU模塊、I/0模塊和通信模塊等。根據任務分析及后續(xù)擴展需要，CPU模塊選擇CPU1516-3PN/DP，電源模塊選擇PM150770W，數字量輸入模塊選擇DI32xDC24V，數字量輸出模塊選擇D032xDC24V/0.5A，模擬量輸入模塊選擇AI8xU/I/RTD/TC。表4模塊型號表模塊名稱模塊型號導軌卡槽位置數量電源模塊PM150770W11CPU模塊CPU1516-3PN/DP21數字量輸入DI32xDC24V31數字量輸出D032xDC24V/0.5A41模擬量輸入模塊AI8xU/I/RTD/TC513、系統輸入輸出I/O分配根據系統的設計要求，對IO進行分配如表5所示，同時將I/O點進行分組，后續(xù)PLC控制電路軟件繪制以組為單位進行。1I0.0啟動按鈕SB1開關量輸入12I0.1停止按鈕SB23I0.2正向點動按鈕SB34I0.3反向點動按鈕SB45I0.4罐裝點動按鈕SB56I0.5手動/自動模式選擇開關SA17I0.6模式確認按鈕SB68I0.7暫停按鈕SB79I1.0就地/遠程控制選擇開關SA2開關量輸入210I1.1故障應答按鈕SB811I1.2復位按鈕SB912I1.3急停狀態(tài)輸入KA113I2.0空瓶位置傳感器（接近開關）S1開關量輸入314I2.1罐裝位置傳感器（接近開關）S215I2.2成品位置傳感器（接近開關）S31Q4.1生產線運行指示燈HL1開關量輸出12Q4.2手動模式指示燈HL23Q4.3自動模式指示燈HL34Q4.4就地控制指示燈HL45Q4.5運程控制指示燈HL56Q4.6檢測合格指示燈HL67Q4.7故障報警指示燈HL78Q5.0物料罐裝閥門YV1開關量輸出29Q5.1傳送帶正向運行KA210Q5.2傳送帶反向運行KA31IW256成品稱重傳感器S4模擬量輸入2IW258罐裝罐液位傳感器S5表5IO分配表四、項目elecworks軟件操作1主電路繪制如圖3所示，繪制三相電線、零線與保護線到原理圖合適位置圖3三相線、零線與保護線繪制繪制電機正反轉主回路原理圖因在此項目中電機位置處于生產線上面，我們原理圖的默認位置設為電柜內，電機不屬于此位置，應用位置輪廓線框選位置為“可樂灌裝生產線”；同時在電機與其他設備之間插入端子排，實際中用于連線，效果如圖4所示。圖4電機正反轉主回路繪制繪制電機正反轉控制回路原理圖圖5電機正反轉控制回路繪制電源指示燈與PLC控制回路供電圖6電源指示燈與PLC控制回路供電圖繪制圖6中電源輸出為±24V的直流電主電路總覽圖圖7主電路總覽圖2控制電路繪制PLC模塊的添加軟件在工程中點擊PLC進入后按照硬件設計中PLC模塊對應的型號添加CPU與其擴展模塊，操作完成后如下所示。圖8添加PLC添加I/O信息圖8中點擊輸入/輸出后依據自行設計的I/O清單，添加對應的輸入輸出并填入對應的信息如圖9所示。圖9添加I/O信息I/O關聯圖10輸入輸出關聯步驟1在圖10中添加的PLC模塊中選擇需要使用的回路，點擊關聯輸入輸出。圖11輸入輸出關聯步驟2如圖11所示，在選中使用回路對應的具體I/O信息后確定即關聯成功，按照此操作關聯好所有的I/O。PLC模塊的放置在PLC管理器中選中要插入的模塊后點擊插入PLC如圖12所示。圖12模塊放置在插入動態(tài)PLC命令中通過勾選I/O可以確定在原理圖中顯示的I/O口，頁面如13所示。圖13動態(tài)插入PLC命令至此，在原理圖中放置PLC的主要步驟已經完成，后續(xù)PLC原理圖都按照此方法進行繪制。圖14控制原理圖PLC供電圖按照以上步驟放置CPU模塊且勾選L+、M和GND，繪制±24VDC、保護線用于繪制PLC的供電圖。圖15PLC供電圖繪制好接線圖后需將次原理圖與主電路原理圖對應類型對單線接線聯系，這是通過原理圖中的“起點終點箭頭”完成，此后原理圖繪制需要相同操作，后不再贅述。PLC開關量輸入1原理圖按照表5的分組，通過上述步驟繪制開關量輸入1的PLC原理圖 圖16PLC開關量輸入1原理圖PLC開關量輸入2原理圖同理，繪制開關量輸出2的原理圖。繪制開關量輸出3原理圖不同于上兩個，三個常開觸點位置屬于可樂灌裝生產線，需要同主電路電機一樣進行位置輪廓框選，這里的兩個端子排需要關聯在一起。圖17PLC開關量輸入2和輸入3原理圖PLC開關量輸出1原理圖繪制完開關量輸入后繪制開關量輸出1的原理圖，開關量輸出I/O口應朝下，輸入則朝上。圖18PLC開關量輸出1原理圖PLC開關量輸出2原理圖開關量輸出2是對應電機正反轉和閥門的控制，都是通過控制電機去進行控制，這里放置三個線圈，繪制完后將正反轉線圈分別與主電路的正反轉接觸器進行關聯。圖19PLC開關量輸出2原理圖2通道模擬量輸入原理圖圖202通道模擬量輸入原理圖模擬量輸入的設備選擇兩個四線制電流傳感器，兩個傳感器的位置在可樂灌裝生產線上，需通過位置輪廓線進行款選后，繪制兩個相關聯的端子排。3電氣布局圖繪制在本項目中我們有兩個位置：電柜內和可樂灌裝生產線；電柜內位置在電氣布局圖中我們放置連接柜外設備的端子排，我們一共有四個端子排，主要使用三個；可樂灌裝生產線位置放置對應的設備，有電機、兩個壓力傳感器、三個接近開關。放置好后通過繪制電纜命令進行聯系，同時將對應設備與主電路原理圖進行關聯，后添加、關聯電纜芯完成電氣布局圖的繪制如下圖所示：圖21布局方框圖4項目機柜圖繪制新建機柜圖軟件菜單處理-2D機柜布局圖22機柜圖的新建如圖22所示，選擇電柜內的位置后確定，可以看到圖23項目列表中已出現機柜圖，雙擊進入機柜布局。圖23機柜圖新建效果添加機柜添加機柜時機柜的型號看個人需求而定，如圖24所示，我們選中自己需要的型號并把機柜放置在圖正中。圖24添加機柜如圖25所示，添加線槽圖25添加線槽如圖26所示，添加導軌圖26添加導軌放置設備如圖27所示，通過在右邊列表勾選對應項即可放置設備到導軌上，這里我們將PLC模塊、端子排以及電源等設備放置好。圖27添加設備至導