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广东省PLC学生组竞赛题(实操)

广东省可编程序控制系统设计师职业技能大赛

实操任务书
(学生 组 )



名:

工 位 号: 竞赛时间: 210分钟

广东省可编程序控制系统设计师 职业技能大赛命题组

一、任务名称
自动灌装线 PLC 监控系统的设计、安装与调试

二、自动灌装线及工艺流
1、灌装线的组成及工艺流程 自动灌装线由推瓶装置、传送带、翻转机械手、灌装系统、灌装台、四 工位龙门机械手以及配套的传感器、触摸屏、PLC 监控系统、气动回路等部 分组成,如图1所示。

图1:自动灌装生产线系统简图 空瓶由推瓶装置推出后经传送带向前输送。有缺陷的空瓶(非金属工件 代)由水平推杆推至废品区,合格的空瓶(金属工件代,分黑、白两种)经 姿态调整工位后瓶口全部朝上。四工位龙门机械手先将空瓶搬至灌装工位灌 装(灌装量根据瓶子颜色的不同而不同) ,而后将不同颜色的瓶子按工位号 的次序平均放至两个中转工位。

说明:不同竞赛场次,灌装工位与中转工位的位置会不一样。 2、灌装系统与计量 灌装系统由储液罐、 灌装阀、抽液泵、液位传感器及其控制系统等组成, 如图2所示。工作过程中,灌装液先抽入储液罐,通过 PLC 液位闭环控制系 统控制灌装阀动作,实现灌装量的精确计量。黑色瓶灌装量为 △ x,白色瓶 灌装量为△ y, 灌装误差要求小于± 2mm, 灌装量可通过人机界面设定与修改。

图2:灌装系统原理图

说明:灌装系统用竞赛设备双容水箱工作站中的单容水箱部分模拟。

三、灌装线控制系统技术要求
基于前期方案设计,采用触摸屏与两台 PLC 组成的网络控制系统对整 条灌装线进行控制。其中 PLC 主站负责推瓶装置、传送带、水平推杆、四 工位龙门机械手以及灌装系统的控制,从站负责翻转机械手的控制。具体的

端口功能与接线祥见赛场提供的电气原理图。
1、灌装线控制功能 (1)工作模式 ? ? 具有手动、自动与回归原点三种工作模式。 各工作模式间互锁,如手动模式下不能进行自动与回归原点 操作。 (2)手动工作模式 ? 主要用于设备调试。

?

可对所有执行件独立进行控制。

(3)回归原点工作模式 ? ? ? 主要用于急停或故障停机后的原点状态恢复。 按回归原点启动按钮后所有运动机构自动返回原点位置。 各运动机构的原点位置:

① 推瓶装置:推瓶气缸活塞杆内缩; ② 水平推杆:气缸内缩; ③ 翻转机械手:垂直升降气缸活塞杆内缩,气动手指水平放置并 处于张开状态; ④ 龙门机械手:水平气缸位于1#工位;垂直气缸活塞杆内缩。 (4)自动工作模式 ? 自动运行启动条件:

① 各运动机构处于原点位置; ② 推瓶装置中有空瓶; ③ 储液罐内液位不低于最低液位。 ? 按“启动”按钮时,若自动启动条件满足,自动线将按工艺流 程对推瓶装置中的空瓶进行灌装,否则启动失败并在报警履历 中显示相应的原因。 ? ? 按“停止”按钮,自动线应在处理完已推出空瓶后方可停机。 具有推瓶装置中无瓶报警与延时自动停机功能。延时停机过 程中,传送带转入低速节能运行模式,期间若放入瓶子则重新 进入正常工作流程。 ? 优化各控制参数使灌装线高效、可靠地自动运行。

2、灌装系统的控制功能 (1)灌装系统具有上、下液位报警功能。其中上限液位不高于溢流液 位,下限液位 不低于220mm+最大灌装量。上、下液位均可在人机界面设定并根 据系统运行

状况进行调整。 (2)液位低于上限液位时抽液泵才能启动运行。 (3)灌装线启动时,若储液罐液位低于下限液位,设备不能启动。 (4)灌装线自动运行中,若储液罐液位低于下限液位,系统延时待机 补液。期间若 液位等于或高于下限液位,系统进入灌装流程,否则灌装线故障停 机。 (5)为保证灌装的准确性,要求抽液泵停止工作1 s 以上方能灌装,灌 装结束1 s 以上方能补液。 (6)灌装线停机或故障停机时,灌装系统也同步停止一切动作。 3、触摸屏用户界面 (1)除急停按钮外,所有按钮均应在触摸屏上实现。 (2)具有自动运行、手动操作、参数设置、液位曲线、报警履历5个用 户界面 ? ? 各界面可以相互切换; 所有界面均有设备名称、运行状态与系统时钟显示。其中运 行状态包括:手动模式、原点回归模式、自动模式—运行、自 动模式—停机、故障报警; ? 所有数值显示均应有计量单位,所使用的计量单位应符合国 家标准规范; ? 界面布局合理、图文清晰、美观协调。

(3)自动运行界面功能 ? ? 工作模式选择、自动运行操作、回归原点操作; 实时显示:黑瓶灌装数、白瓶灌装数、缺陷瓶数、液位高度、 传送带线速度、传送带电机运行频率和负载电流。 (4)手动操作界面功能 ? 工作模式选择;

?

手动操控按钮。

(5)参数设置界面功能 ? ? PID 参数:比例增益、积分时间、微分时间、采样时间; 灌装参数:液位上限、液位下限、黑瓶灌装量、白瓶灌装量、 补液待机时间; ? 传送带运行参数: 工作频率、 节能运行频率、 节能待机时间。

(6)液位曲线界面功能 ? ? 实时显示储液罐液位曲线; 具有上、下限液位指示。

(7)报警履历界面功能 ? ? ? 显示、记录各种报警信息; 报警信息包括报警时间、报警内容等; 报警恢复正常后,能自动或手动对报警信息进行确认,解除 报警状态。 4、安全性要求 (1)上电后系统不得自行启动。 (2)具有紧急停机功能 ? ? ? 紧急停机时所有执行机构应立即停止动作; 紧急停机时不得有物件跌落; 紧急停机状态解除后,系统不得自行启动。

(3)故障停机时,故障解除或复位后系统不得自行启动。 (4)自动运行、回归原点运动过程中运动部件不得发生碰撞。 (5)系统应在突出位置配备专用的信号指示灯,分别对上电停机状态、 自动运行状 态、故障报警状态进行指示。

三、竞赛内容
1、选用、安装、调整传感器;

2、选择变频器控制方式,设置变频器参数; 3、编写触摸屏监控画面: 4、编写 PLC 控制程序; 5、在仿真生产线上进行系统调试,满足控制技术要求; 6、优化系统参数,提高运行效率。


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