畢業(yè)論文飲料罐裝生產(chǎn)流水線系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試

1、目錄1摘要2前言1第一章緒論21.1 課題研究的背景和意義21.1.1 罐裝生產(chǎn)流水線的背景2灌裝生產(chǎn)流水線的現(xiàn)狀和發(fā)展31.2 控制要求7第二章總體控制方案82.1 飲料罐裝生產(chǎn)流水線的基本結(jié)構(gòu)82.2灌裝流水線的工作原理10第三章硬件控制設(shè)計(jì)113.1 PLC的選擇113.1.1 PLC的分類11 PLC的比較143.2 傳感器的選擇143.3 電磁閥的選擇163.4 按鈕開(kāi)關(guān)173.5 報(bào)警燈173.6 行程開(kāi)關(guān)183.7 加減計(jì)數(shù)器193.8 機(jī)械手193.9 數(shù)碼管21第四章電氣控制線路設(shè)計(jì)234.1 硬件電路的控制234.1.1 灌裝設(shè)備設(shè)計(jì)254.1.2 壓蓋設(shè)備設(shè)計(jì)25第五章軟

2、件控制設(shè)計(jì)275.1系統(tǒng)流程圖275.1.1 系統(tǒng)流程圖275.1.2 系統(tǒng)流程控制過(guò)程305.2 I/O接線圖315.3 I/O分配表315.4梯形圖32第六章調(diào)試過(guò)程及結(jié)果35第七章設(shè)計(jì)總結(jié)36參考文獻(xiàn)37摘要傳統(tǒng)的飲料灌裝生產(chǎn)線的電氣設(shè)備控制系統(tǒng)是傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制方式,在使用的過(guò)程中，生產(chǎn)工效低，人機(jī)對(duì)話靠指示燈+按鈕+訊響器的工作方式，響應(yīng)慢，故障率高，可靠性差，系統(tǒng)的工作狀態(tài)、故障處理、設(shè)備監(jiān)控與維護(hù)只能憑經(jīng)驗(yàn)被動(dòng)的去查找故障點(diǎn)。且在生產(chǎn)過(guò)程中容易產(chǎn)生二次污染，造成合格率低，生產(chǎn)成本增加。而自動(dòng)化生產(chǎn)線在眾多領(lǐng)域應(yīng)用得非常廣泛，其控制部分常常采用PLC 控制，它使自動(dòng)化生產(chǎn)線運(yùn)

3、行更加平穩(wěn)，定位更加準(zhǔn)確，功能更加完善，操作更加方便。為適應(yīng)發(fā)展，故提出利用PLC控制技術(shù)改造現(xiàn)有生產(chǎn)線。PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。可編程控制器及其有關(guān)外圍設(shè)備，易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的設(shè)計(jì)。 可編程控制器對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，是一種無(wú)觸點(diǎn)設(shè)備，改變程序即可改變生產(chǎn)工藝。目前，可編程控制器已成為工廠自動(dòng)化的強(qiáng)有力工具，得到了廣泛的普及推廣應(yīng)用?，F(xiàn)以三菱FX2N系列，進(jìn)行程序設(shè)計(jì)并仿

4、真驗(yàn)證,設(shè)計(jì)一款PLC輸入和輸出設(shè)備的飲料灌裝生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線集傳送、灌裝、產(chǎn)品分類、報(bào)警警示、燈光閃爍和計(jì)時(shí)于一身， 而且其編程簡(jiǎn)單，容易理解掌握，工作穩(wěn)定可靠。關(guān)鍵詞：三菱FX2N，PLC，飲料灌裝流水線前 言目前，飲料的灌裝生產(chǎn)流水線已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，為了提高產(chǎn)品質(zhì)量和縮短生產(chǎn)周期，適應(yīng)產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代的要求，產(chǎn)品生產(chǎn)正向縮短生產(chǎn)周期、降低成本、提高生產(chǎn)質(zhì)量等方面發(fā)展。因此，飲料廠的自動(dòng)化灌裝生產(chǎn)線中有越來(lái)越多的機(jī)器在使用先進(jìn)的灌裝技術(shù)來(lái)提高機(jī)器的自動(dòng)化控制水平和生產(chǎn)效率。而應(yīng)用PLC完成電氣部分的控制是工業(yè)自動(dòng)化電氣控制的主要發(fā)展方向。本次課設(shè)主要介紹全自動(dòng)灌裝生產(chǎn)線的基本概念。全自動(dòng)灌

5、裝生產(chǎn)線是由數(shù)臺(tái)自動(dòng)灌裝機(jī)械經(jīng)控制系統(tǒng)進(jìn)行集中控制，并按照各自功能完成一定任務(wù)進(jìn)行順序、連續(xù)生產(chǎn)的一系列機(jī)器組合。通過(guò)對(duì)飲料罐裝自動(dòng)控制的介紹，使我們對(duì)灌裝這個(gè)行業(yè)有了更深的了解，也對(duì)自動(dòng)化這個(gè)名詞有了進(jìn)一步的了解。我國(guó)的飲料罐裝自動(dòng)化相對(duì)于西方發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)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(gè)嚴(yán)重問(wèn)題。鑒于這些問(wèn)題，我國(guó)企業(yè)不斷發(fā)展自身的實(shí)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(lái)。本次課題就是朝著這個(gè)方向進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)。第一章 緒論1.1課題研究的背景和意義罐裝生產(chǎn)流水線的背景經(jīng)濟(jì)的迅速

6、發(fā)展，人們消費(fèi)水平的提高，對(duì)各種飲制品的需求量也越來(lái)越大。高產(chǎn)量，高效率，高品質(zhì)已成為現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的宗旨，人的體力勞動(dòng)逐步走向工業(yè)自動(dòng)化，智能化。所以新型科技產(chǎn)品的出現(xiàn)時(shí)經(jīng)濟(jì)和工業(yè)發(fā)展的必需品。PLC（可編程控制器）是一種專門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)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(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。隨著工業(yè)自動(dòng)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

7、和重新設(shè)計(jì)問(wèn)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(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起，近年來(lái)在工業(yè)自動(dòng)控制、機(jī)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(jì)算機(jī)，其實(shí)現(xiàn)了工業(yè)控制領(lǐng)域接線邏輯到存儲(chǔ)邏輯的飛躍，在世界工業(yè)控制中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。幾年前，自動(dòng)化技術(shù)只占包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的30%，現(xiàn)在已占50%以上，大量使用了微電腦設(shè)計(jì)和機(jī)電一體化控制。提高包裝機(jī)械自動(dòng)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(jī)械完成復(fù)雜動(dòng)作的能力。飲料灌裝機(jī)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(jī)械大

8、多數(shù)采用容積泵式、蠕動(dòng)泵式作為計(jì)量方法。這些方法存在一些缺點(diǎn)。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。本系統(tǒng)采用的飲料分裝計(jì)量是通過(guò)時(shí)間和單位時(shí)間流量來(lái)確定的，計(jì)量精度由可編程控制器（PLC）控制確定。PLC控制具有編程簡(jiǎn)單、工作可靠、使用方便等特點(diǎn)，在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。專為PLC應(yīng)用而實(shí)際的觸摸屏集主機(jī)、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(chǔ)液罐灌液和計(jì)數(shù)部分。在恒壓儲(chǔ)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(méi)時(shí)是1狀態(tài)。液面低于下線液位時(shí)恒壓儲(chǔ)液罐為空。飲料通過(guò)進(jìn)液電磁閥流入恒壓儲(chǔ)液罐，液面達(dá)到上限位時(shí)進(jìn)液電磁

9、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(qiáng)、使用極為方便三大特點(diǎn)，利用PLC技術(shù)平臺(tái)自主開(kāi)發(fā)創(chuàng)新，將機(jī)械、電氣和自動(dòng)化等技術(shù)有機(jī)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(shí)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(jì)周期,減少維修工作量, 提高加工零件合格率,進(jìn)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(jì)效益。灌裝生產(chǎn)流水線的現(xiàn)狀和發(fā)展 生產(chǎn)流水線發(fā)展是從20世紀(jì)后半頁(yè)隨著社會(huì)的發(fā)著進(jìn)步,對(duì)各行各業(yè)提出了越來(lái)越高的要求.企業(yè)為了提高生產(chǎn)效率和競(jìng)爭(zhēng)力,采取了從傳統(tǒng)手工工作方法到

10、自動(dòng)化流水線工作方法,采用流水線的作業(yè)方法是具有翻天覆地革命性的變化的,隨著可編程控制器的出現(xiàn),是流水線實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制,是人類社會(huì)向前邁出一大步.近年來(lái)，飲料工業(yè)發(fā)展迅猛，碳酸飲料、果汁飲料、蔬菜汁飲料、含乳飲料、瓶裝飲用水、茶飲料等品種不斷豐富，產(chǎn)量上的“飄紅”使得對(duì)設(shè)備市場(chǎng)的需求也呈“牛市”。     國(guó)外灌裝與封口設(shè)備向高速、多用、高精度方向發(fā)展，目前部分灌裝生產(chǎn)線已可以在玻璃瓶與塑料容器(聚酯瓶)、碳酸飲料與非碳酸飲料、熱灌裝與冷灌裝等不同要求和環(huán)境下使用。目前碳酸飲料灌裝機(jī)灌裝速度最高已達(dá)2000罐分，德國(guó)HK公司灌裝機(jī)的灌裝閥多達(dá)165頭，S

11、EN公司144頭，Krones公司178頭，灌裝機(jī)直徑大至5米，灌裝精度±0.5ml以下。     非碳酸飲料灌裝機(jī)灌裝閥50100頭，灌裝速度最高達(dá)1500罐分，灌裝機(jī)料槽轉(zhuǎn)速2025轉(zhuǎn)分，速度提高1倍?？梢赃M(jìn)行茶飲料、咖啡飲料、豆乳和果汁飲料等多種飲料的熱灌裝，國(guó)外熱灌裝飲料封口后不再進(jìn)行二次殺菌。     碳酸飲料常溫灌裝已醞釀20多年，常溫碳酸化可以降低飲料成本，有利環(huán)保。非碳酸飲料充氮系統(tǒng)采用加壓方式或液氮滴入方式向鋁罐或PET瓶?jī)?nèi)灌注液氮惰性氣體，可以保護(hù)內(nèi)容物，減少營(yíng)養(yǎng)素的損失。  

12、;   目前PET瓶裝茶飲料通常采用熱灌裝方法，為了降低灌裝溫度，提高茶飲料風(fēng)味，確保產(chǎn)品衛(wèi)生安全，已開(kāi)發(fā)PET樹(shù)脂成型使用130蒸汽殺菌和特殊灌裝頭灌裝的簡(jiǎn)便式無(wú)菌包裝機(jī)，同時(shí)正在開(kāi)發(fā)冰咖啡等低酸性飲料兩片薄壁罐的無(wú)菌包裝技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)薄壁罐的無(wú)菌包裝。     國(guó)內(nèi)灌裝生產(chǎn)線全方位發(fā)展我國(guó)飲料灌裝設(shè)備基本是在引進(jìn)設(shè)備和技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，八十年代，引進(jìn)各種飲料灌裝生產(chǎn)線300多條，包括啤酒灌裝線達(dá)500多條。引進(jìn)灌裝生產(chǎn)線主要分為以下幾類：    玻璃瓶飲料灌裝線八十年代引進(jìn)11

13、6條玻璃瓶飲料灌裝線，主要用于碳酸飲料，其中80多條是以記賬貿(mào)易方式從東歐國(guó)家引進(jìn)的。生產(chǎn)線主要設(shè)備有卸箱機(jī)、洗瓶機(jī)、灌裝機(jī)、壓蓋機(jī)、貼標(biāo)機(jī)、氣水混合機(jī)、裝箱機(jī)等。在線檢測(cè)設(shè)備有真空檢測(cè)儀、液面檢測(cè)儀、灌裝能力150、200、300400瓶分。設(shè)備主要生產(chǎn)廠家有德國(guó)SEN、HK、OH、日本三菱重工、意大利希莫拉茲(Simonazzi)、美國(guó)邁耶等。     1984年廣東輕機(jī)廠引進(jìn)德國(guó)SEN公司和HK公司啤酒灌裝線制造技術(shù)，制造每小時(shí)2萬(wàn)瓶的瓶裝啤酒灌裝線，南京輕機(jī)廠和合肥輕機(jī)廠引進(jìn)日本三菱重工技術(shù)，制造每小時(shí)1.8萬(wàn)瓶的汽水灌裝線。其他還有重慶輕機(jī)廠的

14、328設(shè)備，每小時(shí)14000瓶，廊坊包裝設(shè)備制造總公司246設(shè)備、每小時(shí)60008000瓶的灌裝線。     易拉罐飲料灌裝線“八五”期間，我國(guó)引進(jìn)易拉罐飲料灌裝線15條，同時(shí)引進(jìn)易拉罐啤酒灌裝線14條。主要是德國(guó)SEN、美國(guó)邁耶公司的設(shè)備，包括卸罐機(jī)、洗罐機(jī)、灌裝機(jī)、封罐機(jī)、溫罐機(jī)、碼垛機(jī)及混合機(jī)、噴碼機(jī)、薄膜收縮機(jī)、液位檢測(cè)儀等。灌裝能力為150、300、400、500罐分，最高575罐分。目前廣東輕機(jī)、南京輕機(jī)、合肥輕機(jī)等都有自己的易拉罐灌裝線。     聚酯瓶灌裝生產(chǎn)線引進(jìn)的聚酯瓶飲料灌裝線67條，包括卸箱

15、機(jī)、洗瓶機(jī)、灌裝機(jī)、旋蓋機(jī)、溫瓶機(jī)、裝箱機(jī)等。灌裝能力為400500瓶分(250ml)，50280瓶分(250ml)。主要設(shè)備廠家有美國(guó)邁耶和德國(guó)SEN公司。合肥輕機(jī)利用德國(guó)Krones公司技術(shù)，制造聚酯瓶飲料灌裝線，目前合肥輕機(jī)、南京輕機(jī)均能制造玻璃瓶和聚酯瓶?jī)捎玫娘嬃瞎嘌b線。     軟包裝飲料灌裝線我國(guó)先后從瑞典、美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)等國(guó)家引進(jìn)軟包裝飲料灌裝線，其中包括：瑞典利樂(lè)包無(wú)菌包裝機(jī)“八五”期間引進(jìn)40多條，現(xiàn)全國(guó)有160多條，并在我國(guó)北京、廣東佛山、江蘇昆山設(shè)有復(fù)合紙板制造線；美國(guó)屋頂形紙盒無(wú)菌包裝機(jī)(灌裝能力4500盒小時(shí))，法國(guó)百利包(灌

16、裝能力80袋分)，德國(guó)BOSCH、日本東洋、日本印刷等制造的立袋飲料灌裝機(jī)，德國(guó)zupack紙盒成形-灌裝-封口飲料熱灌裝線，德國(guó)PKL，采用預(yù)成形紙盒，包括開(kāi)盒、灌裝、封口(灌裝能力6300盒小時(shí))。以上前三種為無(wú)菌灌裝，后三種采用熱灌裝，灌裝封口后用噴淋冷水冷卻。     碳酸飲料灌裝線經(jīng)過(guò)引進(jìn)和消化吸收，我國(guó)飲料裝備水平已有很大提高，特別是150瓶(罐)分以上生產(chǎn)能力的灌裝生產(chǎn)線基本可以成套供應(yīng)。目前南京輕機(jī)、合肥輕機(jī)和廣東輕機(jī)已能提供生產(chǎn)能力高達(dá)600瓶分的玻璃瓶和600罐分的易拉罐飲料或啤酒灌裝生產(chǎn)線，主要設(shè)備包括半自動(dòng)卸垛機(jī)、沖罐機(jī)(洗瓶機(jī))

17、、灌裝機(jī)、封罐機(jī)(壓蓋機(jī)、旋蓋機(jī))、溫罐機(jī)(溫瓶機(jī))、混合機(jī)、紙箱包裝機(jī)和殺菌機(jī)。     中小規(guī)模飲料灌裝生產(chǎn)線水平不高，成套能力差，制造廠主要分布在廊坊、張家港、靖江、上海奉賢、胡橋、海門(mén)、沈陽(yáng)、河南新鄉(xiāng)以及北京等地，大部分僅提供洗瓶(洗罐)、灌裝壓蓋(封罐)設(shè)備。廊坊包裝設(shè)備制造公司將水處理、制冷、糖化、配料以及管路系統(tǒng)的制造廠組成集團(tuán)公司，供應(yīng)成套飲料灌裝設(shè)備。瓶裝飲用水生產(chǎn)線主要包括沖瓶、灌裝、封口設(shè)備及水處理和消毒設(shè)備。廊坊包裝設(shè)備制造公司、張家港美星等都能成套供應(yīng)。     果汁飲料灌裝生產(chǎn)線中小規(guī)模

18、的非充氣飲料灌裝線包括玻璃瓶灌裝生產(chǎn)線和易拉罐灌裝生產(chǎn)線，生產(chǎn)能力40200瓶(罐)分。其中灌裝速度低的果茶灌裝機(jī)是寶坻包裝廠的產(chǎn)品，近年來(lái)采用活塞式定量的灌裝機(jī)制造廠有銘瑞、樂(lè)惠和黃巖飛云機(jī)械廠等。     易拉罐灌裝生產(chǎn)線制造廠遍及溫州、杭州、汕頭等地，生產(chǎn)能力400012000罐分，主要提供洗罐、灌裝、封罐設(shè)備，成套提供能力較差。     濃縮果汁設(shè)備除引進(jìn)的濃縮果汁生產(chǎn)線外，我國(guó)已基本能生產(chǎn)濃縮果汁設(shè)備。第一條國(guó)產(chǎn)果汁生產(chǎn)線誕生于1994年底，使用廠是山東平原寶原果汁飲品公司，當(dāng)時(shí)的主要設(shè)備是臥式螺旋沉降式

19、離心機(jī)和降膜管式三效蒸發(fā)器，采用傳統(tǒng)方法生產(chǎn)濃縮果汁。濃縮設(shè)備除使用降膜管式蒸發(fā)器外，還有蘭州石化裝備工程總公司的板式蒸發(fā)器，目前雖然我國(guó)已有少數(shù)企業(yè)能提供成套濃縮果汁設(shè)備，但用于果汁澄清的超濾裝置都依靠進(jìn)口。相信不久的將來(lái)會(huì)有自動(dòng)化程度高的國(guó)產(chǎn)果汁超濾設(shè)備問(wèn)世。1.2控制要求（1） 系統(tǒng)通過(guò)開(kāi)關(guān)設(shè)定為自動(dòng)操作模式，一旦啟動(dòng)，則傳送帶的驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)并一直保持到停止開(kāi)關(guān)動(dòng)作或罐裝設(shè)備下的傳感器檢測(cè)到一個(gè)瓶子時(shí)停止；瓶子裝滿飲料后，傳送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)必須自動(dòng)啟動(dòng)，并保持到又檢測(cè)到一個(gè)瓶子或停止開(kāi)關(guān)動(dòng)作（2） 當(dāng)瓶子定位在罐裝設(shè)備下時(shí)，停頓1秒，罐裝設(shè)備開(kāi)始工作，罐裝過(guò)程為5秒鐘，罐裝過(guò)程應(yīng)有報(bào)警顯示，

20、5秒后停止并不再顯示報(bào)警（3） 用兩個(gè)傳感器和若干個(gè)加法器檢測(cè)并記錄空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)，一旦系統(tǒng)啟動(dòng)，必須記錄空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)，設(shè)最多不超過(guò)99999999瓶（4） 可以手動(dòng)對(duì)計(jì)數(shù)值清零（復(fù)位）第二章 總體控制方案2.1飲料罐裝生產(chǎn)流水線的基本結(jié)構(gòu)飲料灌裝流水線的基本結(jié)構(gòu)圖如下所示：整個(gè)灌裝流水線的基本結(jié)構(gòu)如圖1、圖2、圖3所示。整個(gè)流水線由主傳送帶、次品傳送帶、灌裝裝置、次品推動(dòng)裝置、定位傳感器、次品檢測(cè)傳感器等組成。電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止，灌裝裝置向上、向下移動(dòng)和灌裝，次品的檢測(cè)、推動(dòng)都是由PLC控制的。流水線由傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控，由PLC控制，控制準(zhǔn)確，自動(dòng)化程度高。 灌裝生產(chǎn)流水線基本結(jié)構(gòu)圖1灌裝生

21、產(chǎn)流水線基本結(jié)構(gòu)圖 2灌裝生產(chǎn)流水線基本結(jié)構(gòu)圖 32.2灌裝流水線的工作原理 灌裝流水線的運(yùn)作是通過(guò)電機(jī)和灌裝設(shè)備來(lái)控制的。通過(guò)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)流水線的工作。而灌裝設(shè)備的開(kāi)通則直接控制飲料流通。通過(guò)輸入PLC軟件程序，直接控制電機(jī)及流水線的運(yùn)作。流水線由傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控，由PLC控制，控制準(zhǔn)確。自動(dòng)化程度高。第三章 硬件控制設(shè)計(jì)3.1PLC的選擇 PLC的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)：PLC的構(gòu)成從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這

22、些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置PLC編程簡(jiǎn)介體積小，重量輕，耗電少，接線編程簡(jiǎn)單，可靠性高，反應(yīng)快，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。PLC一經(jīng)出現(xiàn)，由于它的自動(dòng)化程度高、可靠性好，設(shè)計(jì)周期短、使用和維護(hù)簡(jiǎn)便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，備受國(guó)內(nèi)外工程技術(shù)人員和工商業(yè)界廠商的極大關(guān)注，生產(chǎn)PLC的廠商孕起。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器在PLC中應(yīng)用，是PLC的功能不斷得到增強(qiáng)，產(chǎn)品得到飛速發(fā)展。目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)。PLC的分類 PLC產(chǎn)品種類繁多，其規(guī)格和性能也各不相同。對(duì)PLC的分類，通常根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式的不同、功能的差異

23、和I/O點(diǎn)數(shù)的多少等進(jìn)行大致分類。1. 按結(jié)構(gòu)形式分類 根據(jù)PLC的結(jié)構(gòu)形式，可將PLC分為整體式、模塊式和疊裝式三類。（1）整體式PLC 體式PLC是將電源、CPU、I/O接口等部分都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊體積小、價(jià)格低等特點(diǎn)。小型PLC一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)。整體式PLC由不同I/O點(diǎn)數(shù)的基本單元(又稱主機(jī))和擴(kuò)展單元組成?；締卧獌?nèi)有CPU、I/O接口、與I/O擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口，以及與編程器或EPROM寫(xiě)入器相連的接口等。擴(kuò)展單元只有I/O和電源等，沒(méi)有CPU?；締卧蛿U(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式PLC一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其

24、功能得以擴(kuò)展。（2）模擬式PLC 模擬式PLC是將PLC各組成部分，分別做成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及各種功能模塊。模塊式PLC由框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式PLC的特點(diǎn)是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴(kuò)展和維修。大、中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。(3) 疊裝式PLC 將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成疊裝式PLC。疊裝式PLC其CPU、電源、I/O接口等也是各自獨(dú)立的模塊，但它們之間是靠電纜進(jìn)行聯(lián)接，而且各模塊可以一層層的疊裝。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可以做的體積小巧

25、。2. 按功能分類 根據(jù)PLC所具有的功能不同，可將PLC分為低檔、中檔、高檔三類。（1）低檔PLC 具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及自我診斷、監(jiān)控等基本功能，還有少量模擬量I/O、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機(jī)控制系統(tǒng)。（2）中檔 PLC 除具有低檔PLC的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量I/O、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。還有一些還可增設(shè)中斷控制、PID控制等功能，適用于復(fù)雜控制系統(tǒng)。（3）高檔 PLC 除具有中檔機(jī)的功能外，還增加了帶符號(hào)算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、位邏輯運(yùn)算、平方根及其它特殊功能函數(shù)

26、的運(yùn)算、制表及表格傳送功能等。高檔PLC機(jī)具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過(guò)程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)行工廠自動(dòng)化。3. 按I/O點(diǎn)數(shù)分類 根據(jù)PLC的I/O點(diǎn)數(shù)的多少，可將PLC分為小型、中型和大型三類。（1）小型 PLCI/O點(diǎn)數(shù) 256點(diǎn)；單CPU、8位或16位處理器、用戶儲(chǔ)存器容量4K以下。如：GE-I型 美國(guó)通用電器（GE）公司TI100 美國(guó)德州儀器公司F、F1、F2 日本三菱電器公司C20 C40 日本立石公司（歐姆龍）S7-200 德國(guó)西門(mén)子公司EX20 EX40 日本東芝公司SR-20/21 中外合資無(wú)錫華光電子工業(yè)有限公司 （2）中型 PLCI/O點(diǎn)數(shù)256 2

27、046點(diǎn);雙CPU,用戶儲(chǔ)存器容量28K 如: S7-300 德國(guó)西門(mén)子公司 SR-400 中外合資無(wú)錫華光電子工業(yè)有限公司 SU-5、SU-6 德國(guó)西門(mén)子公司 C-500 日本立石公司 GE- GE 公司(3) 大型 PLCI/O點(diǎn)數(shù) > 2048點(diǎn)；多CPU、16位、32位處理器，用戶儲(chǔ)存器容量8 16K如：S7-400 德國(guó)西門(mén)子公司 GE- GE公司 C-2000 日本立石公司 K3 三菱公司等 PLC的比較 西門(mén)子：價(jià)格昂貴，模擬量精確度高，編程復(fù)雜。模擬量簡(jiǎn)單，主要用于高精密設(shè)備。 三 菱 ：價(jià)格一般，編程簡(jiǎn)單，模擬量復(fù)雜，模擬量精確度比西門(mén)子差，主要用于一般設(shè)備。 歐姆龍：

28、價(jià)格一般，編程簡(jiǎn)單，模擬量不如西門(mén)子和三菱，一般數(shù)字量控制設(shè)備。 三菱對(duì)重工業(yè)比較適應(yīng)，環(huán)境適應(yīng)能力比較強(qiáng)，比較臟的地方也能運(yùn)行比較穩(wěn)定；像鑄造，電梯這樣的；歐姆龍?jiān)陔娮有袠I(yè)運(yùn)用的比較多，它的PLC功能強(qiáng)大，而且系列比較全，甚至PLC間通信，子機(jī)控制等都比較好，性能比三菱的略強(qiáng)，但是環(huán)境適應(yīng)能力略差與三菱的。 松下的產(chǎn)品一貫的中規(guī)中矩的，但是在PLC 方面感覺(jué)沒(méi)有歐姆龍專業(yè)，PLC型號(hào)也不是很全，適合于簡(jiǎn)單控制。 因此，根據(jù)設(shè)計(jì)需求我選擇了三菱生產(chǎn)的PLC系列。 三菱公司是日本生產(chǎn)PLC的主要廠家之一。該公司生產(chǎn)的FX2N系列機(jī)型，屬于高性能疊裝式機(jī)型，是三菱公司上網(wǎng)典型產(chǎn)品，F(xiàn)X2N系列PL

29、C編程元件的編號(hào)分為兩部分；第一部分是代表功能的字母。如輸入繼電器用“X”表示，輸出繼電器用”Y”表示。第二部分為數(shù)字，數(shù)字為該類器件的序號(hào)。根據(jù)所需的用戶輸入，輸出設(shè)備及I/O點(diǎn)數(shù)，選擇FX2N-48RM-001型PLC就能滿足控制系統(tǒng)的要求。3.2傳感器的選擇由于結(jié)合實(shí)際情況我選擇了光電傳感器。主要用到光電壓力傳感器和光電液位傳感器等。傳感器工作原理的分類物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng)，諸如壓電效應(yīng)，磁致伸縮現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)。被測(cè)信號(hào)量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。傳感器分類：按照其用途，傳感器可分類為，壓力傳感器、位置傳感器、液面?zhèn)鞲衅?、能耗傳感器、速度傳感器、加速度?/p>

30、感器、射線傳感器、射線輻射傳感器、熱敏傳感器。不同的傳感器有不同的工作原理，例如，光電傳感器，光電傳感器是采用光電元件作為檢測(cè)元件的傳感器。它首先把被測(cè)的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電傳感器一般由光源、電學(xué)通路和光電元件三部分組成。光電檢測(cè)方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測(cè)參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形式靈活多樣，因此，光電式傳感器在檢測(cè)和控制中應(yīng)用非常廣泛。光電傳感器是各種光電檢測(cè)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件，它是把光信號(hào)（紅外、可見(jiàn)及紫外光輻射）轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的器件。光電傳感器是以光電器件作為轉(zhuǎn)換元件的傳感器。它可用于檢測(cè)直接引起光量變化的

31、非電量，如光強(qiáng)、光照度、輻射測(cè)溫、氣體成分分型面等；也可用于檢測(cè)能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應(yīng)變、位移、振動(dòng)、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識(shí)別等。光電傳感器具有非接觸器、響應(yīng)快、性能可靠等特點(diǎn)，因此在工業(yè)自動(dòng)化裝置和機(jī)器人中獲得廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，新的光電器件不斷涌現(xiàn)，特別是CCD圖像傳感器的誕生，為光電傳感器的進(jìn)一步應(yīng)用開(kāi)創(chuàng)了新的一頁(yè)；再如，液面?zhèn)鞲衅鳎o壓液位計(jì)/液位變送器/液位傳感器/水位傳感器是一種測(cè)量液位的傳感器。灌裝監(jiān)測(cè)傳感器選型為：光電傳感器（熱型紅外線傳感器）采用紅外線傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)空瓶子的到來(lái)后動(dòng)作，起到接通開(kāi)關(guān)的作用。它是利用被測(cè)物體熱輻射

32、引起敏感元件溫度的變化進(jìn)行測(cè)量。本次課題我將選擇用光電傳感器和液位傳感器，分別用來(lái)檢測(cè)瓶子是否到達(dá)和瓶子是否裝滿合格。3.3電磁閥的選擇1、 據(jù)管道參數(shù)選擇電磁閥的：通徑規(guī)格（即DN）、接口方式1、按照現(xiàn)場(chǎng)管道內(nèi)徑尺寸或流量要求來(lái)確定通徑（DN）尺寸。2、接口方式，一般>DN50要選擇法蘭接口，DN50則可根據(jù)用戶需要自由選擇。二、根據(jù)流體參數(shù)選擇電磁閥的：材質(zhì)、溫度組1、腐蝕性流體：宜選用耐腐蝕電磁閥和全不銹鋼；食用超凈流體：宜選用食品級(jí)不銹鋼材質(zhì)電磁閥。2、高溫流體：要選擇采用耐高溫的電工材料和密封材料制造的電磁閥，而且要選擇活塞式結(jié)構(gòu)類型的。3、流體狀態(tài)：大至有氣態(tài)，液態(tài)或混合狀態(tài)

33、，特別是口徑大于DN25訂貨時(shí)一定要區(qū)分開(kāi)來(lái)。4、流體粘度：通常在50cSt以下可任意選擇，若超過(guò)此值，則要選用高粘度電磁閥。三、根據(jù)壓力參數(shù)選擇電磁閥的：原理和結(jié)構(gòu)品種1、公稱壓力：這個(gè)參數(shù)與其它通用閥門(mén)的含義是一樣的，是根據(jù)管道公稱壓力來(lái)定。2、工作壓力：如果工作壓力低則必須選用直動(dòng)或分步直動(dòng)式原理；最低工作壓差在0.04Mpa以上時(shí)直動(dòng)式、分步直動(dòng)式、先導(dǎo)式均可選用。四、電氣選擇：電壓規(guī)格應(yīng)盡量?jī)?yōu)先選用AC220V、DC24較為方便。五、根據(jù)持續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)選擇：常閉、常開(kāi)、或可持續(xù)通電1、當(dāng)電磁閥需要長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)啟，并且持續(xù)的時(shí)間多余關(guān)閉的時(shí)間應(yīng)選用常開(kāi)型。2、要是開(kāi)啟的時(shí)間短或開(kāi)和關(guān)的

34、時(shí)間不多時(shí)，則選常閉型。3、但是有些用于安全保護(hù)的工況，如爐、窯火焰監(jiān)測(cè)，則不能選常開(kāi)的，應(yīng)選可長(zhǎng)期通電型。六、根據(jù)環(huán)境要求選擇輔助功能：防爆、止回、手動(dòng)、防水霧、水淋、潛水1、爆炸性環(huán)境：必須選用相應(yīng)防爆等級(jí)的電磁閥。2、 當(dāng)管道介質(zhì)有倒流現(xiàn)象時(shí),可選擇帶止回功能的電磁閥。3、當(dāng)露天對(duì)電磁閥進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)人工操作時(shí)，帶手動(dòng)功能的電磁閥。4、露天安裝或粉塵多場(chǎng)合應(yīng)選用防水，防塵品種（防護(hù)等級(jí)在IP45以上）。用于噴泉或水下管道則必須采用潛水電磁閥（防護(hù)等級(jí)在IP68以上）。3.4 按鈕開(kāi)關(guān)是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用十分廣泛。在電氣自動(dòng)控制電路中，用于手動(dòng)發(fā)出控制信號(hào)以控制接觸器、繼電器、電磁啟動(dòng)器等。按鈕

35、開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)種類很多，可分為自鎖式、自復(fù)位式、旋柄式、蘑菇頭式、帶指示燈式、帶燈符號(hào)式及鑰匙是等，有單鈕、雙鈕、三鈕及不同組合形式，一般是采用積木式結(jié)構(gòu)，由按鈕帽，復(fù)位彈簧，橋式觸頭和外殼等組成，通常做成復(fù)合式，有一對(duì)常閉觸頭和常開(kāi)觸頭，有的產(chǎn)品可通過(guò)多個(gè)元件的串聯(lián)增加觸頭對(duì)數(shù)。還有一種自持式按鈕，按下后即可自動(dòng)保持閉合位置，斷電后才能打開(kāi)。3.5 報(bào)警燈 適用范圍：廣泛適用于各種特殊場(chǎng)所警示標(biāo)志，也適合市政、施工作業(yè)和監(jiān)護(hù)、救護(hù)、搶險(xiǎn)工作人員做信號(hào)聯(lián)絡(luò)和方位指示之用。 光效節(jié)能 光源選用超高亮度固態(tài)免維護(hù)LED光源，光效高、壽命長(zhǎng)、節(jié)能環(huán)保；優(yōu)良的芯電路設(shè)計(jì)，聲音和聲光兩種工作模式任意轉(zhuǎn)換，聲

36、音報(bào)警聲強(qiáng)高達(dá)115分貝以上，穿透能力強(qiáng)。 充電電池 高能無(wú)記憶電池組，充放電性能穩(wěn)定、容量高、自放電率低、節(jié)能環(huán)保。 安全可靠 采用先進(jìn)的光學(xué)軟件和優(yōu)化的結(jié)構(gòu)密封設(shè)計(jì)，外殼選用進(jìn)口的工程塑料，經(jīng)受強(qiáng)力的碰撞和沖擊，確保燈具可在惡劣的環(huán)境中長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠的工作。 使用方便 體積小、重量輕、攜帶方便，可采用臺(tái)面放置、手提、磁力吸附等多種方式。3.6行程開(kāi)關(guān)行程開(kāi)關(guān)，位置開(kāi)關(guān)（又稱限位開(kāi)關(guān)）的一種，是一種常用的小電流主令電器。利用生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的碰撞使其觸頭動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)接通或分?jǐn)嗫刂齐娐罚_(dá)到一定的控制目的。通常，這類開(kāi)關(guān)被用來(lái)限制機(jī)械運(yùn)動(dòng)的位置或行程，使運(yùn)動(dòng)機(jī)械按一定位置或行程自動(dòng)停止、反向運(yùn)動(dòng)、

37、變速運(yùn)動(dòng)或自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)等。 在電氣控制系統(tǒng)中，位置開(kāi)關(guān)的作用是實(shí)現(xiàn)順序控制、定位控制和位置狀態(tài)的檢測(cè)。用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。構(gòu)造：由操作頭、觸點(diǎn)系統(tǒng)和外殼組成。 在實(shí)際生產(chǎn)中，將行程開(kāi)關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，當(dāng)裝于生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件上的模塊撞擊行程開(kāi)關(guān)時(shí)，行程開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的切換。因此，行程開(kāi)關(guān)是一種根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕類似。 行程開(kāi)關(guān)廣泛用于各類機(jī)床和起重機(jī)械，用以控制其行程、進(jìn)行終端限位保護(hù)。在電梯的控制電路中，還利用行程開(kāi)關(guān)來(lái)控制開(kāi)關(guān)轎門(mén)的速度、自動(dòng)開(kāi)關(guān)門(mén)的限位，轎廂的上、下限位保護(hù)。 行程開(kāi)關(guān)可以安裝在相對(duì)靜止的物體（如固定架、

38、門(mén)框等，簡(jiǎn)稱靜物）上或者運(yùn)動(dòng)的物體（如行車、門(mén)等，簡(jiǎn)稱動(dòng)物）上。當(dāng)動(dòng)物接近靜物時(shí)，開(kāi)關(guān)的連桿驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)的接點(diǎn)引起閉合的接點(diǎn)分?jǐn)嗷蛘邤嚅_(kāi)的接點(diǎn)閉合。由開(kāi)關(guān)接點(diǎn)開(kāi)、合狀態(tài)的改變?nèi)タ刂齐娐泛蜋C(jī)構(gòu)的動(dòng)作。3.7加減計(jì)數(shù)器 計(jì)數(shù)器是一個(gè)用以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能的時(shí)序部件，它不僅可用來(lái)計(jì)數(shù)，還常用作數(shù)字系統(tǒng)的定時(shí)、分頻和執(zhí)行數(shù)字運(yùn)算以及其它特定的邏輯能 計(jì)數(shù)種類很多。根據(jù)計(jì)數(shù)器中各觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖引入方式，可分為同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器。根據(jù)計(jì)數(shù)制的不同，可分為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。根據(jù)計(jì)數(shù)器的增減趨勢(shì)，又可分加發(fā)、減法和可逆計(jì)數(shù)器。還有可預(yù)置數(shù)和可編程功能計(jì)數(shù)器等等。 因?yàn)楸敬嗡浀臄?shù)位筆較高，因此此次采用

39、的是32為加 / 減計(jì)數(shù)器。它的設(shè)定值為 -2147483648 +2147483647，其中C200 C219(共20點(diǎn))為通用型，C220 C234(共15點(diǎn)）為斷電保持型。 32位加 / 減計(jì)數(shù)器 C220 C234的加 / 減計(jì)數(shù)方式由特殊輔助繼電器M8200 M8234設(shè)定，對(duì)應(yīng)的特殊輔助繼電器為ON時(shí)，為減計(jì)數(shù)；反之為加計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器的設(shè)定值除了可由常數(shù)K設(shè)定外，還可以通過(guò)指定數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器來(lái)設(shè)定，32位設(shè)定值存放在元件號(hào)相連的兩個(gè)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器中。如果指定的是D0，則設(shè)定值存放在D1和D0中。3.8 機(jī)械手機(jī)械手是在機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的一種新型裝置。近年來(lái)，隨著電子技術(shù)特別是

40、電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。機(jī)械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)、不知疲勞、不怕危險(xiǎn)、抓舉重物的力量比人手大等特點(diǎn)，因此，機(jī)械手已受到許多部門(mén)的重視，并越來(lái)越廣泛地得到了應(yīng)用.機(jī)械手的操作方式分為手動(dòng)操作方式和自動(dòng)操作方式。自動(dòng)操作方式又分為單步、單周期和連續(xù)操作方式。手動(dòng)操作：就是用按鈕操作，對(duì)機(jī)械手的每一種運(yùn)動(dòng)單獨(dú)進(jìn)行控制。例如：當(dāng)選擇上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械上升；按下停止按鈕，機(jī)械手下降。當(dāng)選擇左右運(yùn)動(dòng)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械

41、手左移；按下停止按鈕，機(jī)械手右移。當(dāng)選擇夾緊放松運(yùn)動(dòng)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手夾緊；按下停止按鈕，機(jī)械手放松。單步操作：每按一下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手完成一步動(dòng)作后自動(dòng)停止。單周期操作：機(jī)械手從原點(diǎn)開(kāi)始，按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手自動(dòng)完成一個(gè)周期的動(dòng)作后停止。在工作中若按一下停止按鈕，則機(jī)械手動(dòng)作停止。重新啟動(dòng)時(shí)需用手動(dòng)操作方式將機(jī)械手移回到原點(diǎn)，然后按一下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手又開(kāi)始重新單周期操作。連續(xù)操作：機(jī)械手從原點(diǎn)開(kāi)始，按一下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手將自動(dòng)地、連續(xù)地周期性循環(huán)。在工作中若按一下停止按鈕，則機(jī)械手停止工作。重新啟動(dòng)時(shí)，必須用手動(dòng)操作將機(jī)械手移回到原點(diǎn)，然后按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手又開(kāi)始重新連續(xù)工作。在工

42、作中若按下復(fù)位按鈕，則機(jī)械手將繼續(xù)完成一個(gè)周期的動(dòng)作后，回到原點(diǎn)自動(dòng)停止。機(jī)械手在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用，傳統(tǒng)工藝中采用繼電器控制時(shí)，需要的繼電器多，接線復(fù)雜，因 此故障多，維修困難，費(fèi)時(shí)費(fèi)工，不僅加大了成本，而且影響設(shè)備的工效。本文介紹了用日本三菱公司生產(chǎn)的F1F2 系列可編程控制器，根據(jù)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：左右、上下、夾松等進(jìn)行軟件編程。實(shí)現(xiàn)了手動(dòng)操作，即：用按鈕操 作，對(duì)機(jī)械手的每一種運(yùn)動(dòng)單獨(dú)進(jìn)行控制；自動(dòng)操作包括單步、單周期和連續(xù)操作。另外，對(duì)右工作臺(tái)有工件的特 殊情況進(jìn)行了處理。采用梯形控制直觀易懂，為電氣人員所熟悉；采用PLC控制使接線簡(jiǎn)化，安裝方便，而且保證 運(yùn)行的可靠性，減少維

43、修量，提高了工效。3.9數(shù)碼管數(shù)碼管是一類顯示屏通過(guò)對(duì)其不同的管腳輸入相對(duì)的電流，會(huì)使其發(fā)亮，從而顯示出數(shù)字能夠顯示 時(shí)間、日期、溫度等所有可用數(shù)字表示的參數(shù)。由于它的價(jià)格便宜 使用簡(jiǎn)單 在電器 特別是家電領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛，空調(diào)、熱水器、冰箱等等。絕大多數(shù)熱水器用的都是數(shù)碼管，其他家電也用液晶屏與熒光屏。 控制系統(tǒng):1、防水LED護(hù)欄管一般是在外罩接口處用熱熔膠或硅膠密封，內(nèi)部LED、電路板都是裸露的，由于晝夜溫差大，外罩的端頭與外罩熱脹冷縮不同，導(dǎo)致熱熔膠或硅膠密封處出現(xiàn)縫隙，下雨后雨水滲進(jìn)內(nèi)部，造成電路短路而燒毀LED。要解決這個(gè)問(wèn)題，一定要求對(duì)內(nèi)部電路和LED進(jìn)行灌膠處理。接頭單用熱熔膠

44、或硅膠密封固然簡(jiǎn)單，但可靠性達(dá)不到在戶外應(yīng)用的要求。 2、防紫外線LED護(hù)欄管由于要求混光防雨，外面都會(huì)有外罩，外罩的材料選擇是很多不規(guī)范公司降低成本的又一個(gè)手段，質(zhì)量好的產(chǎn)品都會(huì)使用增加了抗紫外線的材料。如GE、拜爾等材料，而質(zhì)量不好的LED護(hù)欄管很多使用混合了水口料的材料，談不上抗紫外線，太陽(yáng)光比較大的地方，不到一個(gè)月，外罩就變成黃色的了，從而出光效果變差，透光率也大大減小。 3、線損有色金屬漲價(jià)很多，采用劣質(zhì)材料和減小線徑是一些廠家節(jié)省成本的方法，一般好的生產(chǎn)廠家都會(huì)在內(nèi)部使用1mm以上的導(dǎo)線，而且導(dǎo)線材料使用的是符合國(guó)標(biāo)的產(chǎn)品。如果導(dǎo)線面積不夠或材料的雜質(zhì)太多，電阻值就較大，前面的護(hù)欄

45、管和后面的護(hù)欄管就有較大的電壓差，為了讓后面的LED也能正常工作，就需要增加輸入電壓，這樣無(wú)形中就增加了功耗，很多電能不是用于驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)LED，而是浪費(fèi)在導(dǎo)線和恒流芯片上?，F(xiàn)在通用的恒流芯片都有功耗要求，電壓高功耗就大，如果功耗太大，熱量散不出去就會(huì)導(dǎo)致芯片燒毀。這就是為什么很多LED護(hù)欄管都是前面損壞得多的原因了。 4、散熱一般LED護(hù)欄管外罩和低座完全是一體的，都是塑膠材料。當(dāng)LED排布很密時(shí)，在通電熱平衡后，LED的結(jié)溫已經(jīng)很高了，就將造成LED的壽命急劇減少。實(shí)力強(qiáng)的LED護(hù)欄管公司肯定會(huì)有熱設(shè)計(jì)人員，在設(shè)計(jì)護(hù)欄管外罩時(shí)就會(huì)想法把LED的熱量和恒流芯片的熱量有效的傳導(dǎo)到大氣中去。底座使用

46、鋁材是比較好的方法。另外在設(shè)計(jì)時(shí)要盡量將PCB靠近鋁底座。 5、供電護(hù)欄管的供電有兩種方式：220V的高壓和48V以下的低壓。220V直接供電是一種危險(xiǎn)而又不經(jīng)濟(jì)的方式，低壓的做法是用電容或電阻降壓后供給。這種方式首先是安全性就存在很大的問(wèn)題；其次是太耗電并對(duì)電網(wǎng)有極大的損害，供電部門(mén)是堅(jiān)決反對(duì)的。由于突然在線路上加接了大量的容性負(fù)載，使供電線路失配形成了自激震蕩，就可能出大事故。第四章 電氣控制線路設(shè)計(jì)4.1硬件電路的控制 電氣控制原理圖如圖3.2所示：圖3.2 電氣控制原理圖圖3.2中斷路器QF1、 QF2、 QF3、 QF4、 QF5將三相電源引入，同時(shí)QF1、 QF2、 QF3、 QF

47、4、 QF5為電路提供短路保護(hù)。（1）自動(dòng)操作模式一旦啟動(dòng)，則傳送帶的驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)并一直保持到停止開(kāi)關(guān)動(dòng)作或罐裝設(shè)備下的傳感器檢測(cè)到一個(gè)瓶子時(shí)停止；瓶子裝滿飲料后，傳送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)，并保持到又檢測(cè)到一個(gè)瓶子或停止開(kāi)關(guān)動(dòng)作。（2）報(bào)警當(dāng)灌裝裝置開(kāi)始灌裝飲料時(shí)，報(bào)警裝置得到PLC輸出信號(hào)，此時(shí)，報(bào)警燈亮，開(kāi)始報(bào)警，5秒鐘以后，灌裝結(jié)束，同時(shí)報(bào)警結(jié)束。（3）計(jì)數(shù)過(guò)程計(jì)數(shù)過(guò)程需記錄滿瓶數(shù)和次品瓶數(shù)，主要是以紅外發(fā)光二極管和微波液位計(jì)作為傳感器，記錄所有瓶數(shù)的技術(shù)原理是當(dāng)紅外線接收管受到紅外線的照射時(shí)，其本身的電阻很小，呈低阻值，電路導(dǎo)通，當(dāng)紅外發(fā)射頭與接收頭中間沒(méi)有物品擋住時(shí)紅外接收到紅外線照射

48、，呈現(xiàn)低電阻，發(fā)出一個(gè)高電平信號(hào)，計(jì)數(shù)裝置計(jì)一次數(shù)。當(dāng)有物體經(jīng)過(guò)紅外發(fā)射與接收的中間時(shí)，由于紅外線被擋住，紅外接收管呈現(xiàn)大的阻值，電路斷開(kāi)，這時(shí)紅外接收管發(fā)出一個(gè)低電平信號(hào)。當(dāng)物體過(guò)完之后又回到原來(lái)的狀態(tài)。計(jì)數(shù)裝置由8個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器組成，當(dāng)計(jì)數(shù)到99999999時(shí)，再計(jì)數(shù)一次，計(jì)數(shù)器溢出。計(jì)數(shù)最多不超過(guò)99999999。記錄次品瓶數(shù)的技術(shù)原理是當(dāng)檢測(cè)到有次品時(shí)，微波接受裝置發(fā)出信號(hào)給PLC，PLC的寄存器值加一，同時(shí)，所有瓶數(shù)減去次品瓶數(shù)便得出了可滿瓶數(shù)，把滿瓶數(shù)也放入另一個(gè)寄存器中。這就是記錄滿瓶數(shù)和次品瓶數(shù)的技術(shù)原理。電路設(shè)置了手動(dòng)復(fù)位按鈕，計(jì)數(shù)器正常計(jì)數(shù)時(shí)是低電平，按下復(fù)位按鈕后，復(fù)位端

49、變成高電平，使計(jì)數(shù)器復(fù)位，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)對(duì)計(jì)數(shù)器清零。灌裝設(shè)備設(shè)計(jì)飲料灌裝裝置主要包括兩部分:灌裝設(shè)備設(shè)計(jì)恒壓儲(chǔ)液罐灌液和計(jì)數(shù)部分。在恒壓儲(chǔ)液罐灌液中，里面有上限液位和下限液位傳感器，它們被淹沒(méi)時(shí)是一狀態(tài)。液面低于下限液位時(shí)恒壓儲(chǔ)液罐為空。恒壓儲(chǔ)液灌電磁閥斷電關(guān)閉，使液位保持穩(wěn)定。恒壓儲(chǔ)液罐下面是罐裝頭部分，共有若干個(gè)灌裝頭。夾瓶裝置由氣缸1驅(qū)動(dòng)下降，下降到位后，夾瓶裝置由氣缸2夾緊定位，下降及夾緊由行程開(kāi)關(guān)控制位置。定位夾緊后，罐裝頭由氣壓缸3驅(qū)動(dòng)下降，到位后灌裝頭電磁閥打開(kāi)，開(kāi)始灌液，延時(shí)5S后電磁閥關(guān)閉，通過(guò)電磁閥的開(kāi)啟達(dá)到罐裝容量控制。飲料通過(guò)進(jìn)液電磁閥流入恒壓儲(chǔ)液灌，液面到達(dá)上限位時(shí)進(jìn)液電

50、磁閥斷電關(guān)閉，使液位保持穩(wěn)定。4.1.2 壓蓋設(shè)備設(shè)計(jì)壓蓋機(jī)主要是上部的儲(chǔ)蓋斗、四個(gè)壓蓋頭控制壓蓋的固定凸輪，下部的星型圓盤(pán)、底牌、中心固定主軸機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)組成。旋蓋，采用磁性恒力矩，擰蓋立柜無(wú)級(jí)可調(diào)，不損傷瓶蓋，封蓋嚴(yán)密。該旋蓋機(jī)是為目前多數(shù)生產(chǎn)聚酯瓶，飲料而專門(mén)配置的，該機(jī)具有旋蓋質(zhì)量好、結(jié)構(gòu)緊湊、嗓音低、維修方便等特點(diǎn)。該單機(jī)主要是由主軸、旋蓋頭和理蓋三個(gè)部分組成。旋蓋頭的升降：當(dāng)需要不同高度瓶子時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可以自如實(shí)現(xiàn)，其調(diào)節(jié)過(guò)程是，首先先松開(kāi)內(nèi)六角平端緊定螺釘，然后搖轉(zhuǎn)搖柄，帶動(dòng)旋蓋升降蝸桿，升降蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使旋蓋機(jī)升降螺桿上下運(yùn)動(dòng)，這樣升降螺桿就帶動(dòng)旋蓋頭整個(gè)部件上下移動(dòng)，而

51、達(dá)到所需調(diào)節(jié)的高度。最后擰緊緊定螺釘。壓蓋機(jī)的工作原理：利用電機(jī)帶動(dòng)推桿下降壓緊瓶蓋頂端，使鎖口裝置自動(dòng)能夠鎖緊鎖蓋。壓蓋機(jī)臺(tái)面和防護(hù)罩一般都為不銹鋼材料制造，強(qiáng)度大，耐磨損，使用壽命長(zhǎng)。通過(guò)壓蓋機(jī)軋的飲料瓶蓋密封性好。運(yùn)動(dòng)過(guò)程：推桿做與飲料瓶同步的圓周運(yùn)動(dòng)，為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)壓蓋，推桿需做上下往返運(yùn)動(dòng)；首先利用磁力將瓶蓋吸附到推桿的封口頭中，然后推桿以特定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律先上升再想下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其將達(dá)到最低點(diǎn)時(shí)，恰好對(duì)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)的飲料瓶口，實(shí)現(xiàn)快速壓蓋。然后封口頭繼續(xù)上升、下降，在另一個(gè)最低點(diǎn)處去瓶蓋，繼續(xù)這一個(gè)過(guò)程。壓蓋后的飲料瓶繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，離開(kāi)工作臺(tái)，進(jìn)入下一步工序。第五章 軟件控制設(shè)計(jì)5.1 系統(tǒng)流程圖5.

52、1.1 系統(tǒng)流程圖檢測(cè)到空飲料瓶 開(kāi) 始 傳 送 帶 運(yùn) 行N光電傳感器是否到達(dá)裝設(shè)備下YN傳 送 帶 運(yùn) 行Y1灌料是否到達(dá) 5S延時(shí) 1S灌裝設(shè)備到達(dá)下限開(kāi)關(guān) 灌 裝 開(kāi) 始NY灌裝設(shè)備到達(dá)下限開(kāi)關(guān) 報(bào) 警 燈 滅傳 送 帶 運(yùn) 行Y到達(dá)旋蓋 設(shè)備下光電傳感器傳 送 帶 停 止旋蓋設(shè)備到達(dá)下限開(kāi)關(guān)旋蓋設(shè)備工作2S計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)（裝箱）計(jì)數(shù)器是否到達(dá)99999999 結(jié) 束 次品傳送帶運(yùn)行機(jī)械臂動(dòng)作液面?zhèn)鞲衅魇欠裼行盘?hào) 傳 送 帶 運(yùn) 行旋蓋設(shè)備到達(dá)上限開(kāi)關(guān) 指 示 燈 滅指示燈亮YNYNY5.1.2 系統(tǒng)流程控制過(guò)程灌裝流水線工作流程圖如圖所示。系統(tǒng)通過(guò)開(kāi)關(guān)設(shè)定為自動(dòng)操作模式，一旦啟動(dòng)，則傳送

53、帶的驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)并一直保持的停止開(kāi)關(guān)動(dòng)作或灌裝設(shè)備下的傳感器檢測(cè)到一個(gè)瓶子時(shí)停止。瓶子裝滿飲料后，傳送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)必須自動(dòng)啟動(dòng)，并保持到又檢測(cè)到一個(gè)瓶子或停止開(kāi)關(guān)動(dòng)作。當(dāng)瓶子定位在灌裝設(shè)備下時(shí)，停頓1S，灌裝設(shè)備開(kāi)始工作，灌裝工程為飲料瓶裝飲料5S，灌裝和上蓋過(guò)程應(yīng)有報(bào)警顯示，上蓋過(guò)程停止并不再顯示報(bào)警，報(bào)警方式為紅燈以0.5S間隔閃爍，與此同時(shí)生產(chǎn)的飲料用液面?zhèn)鞲衅鱽?lái)進(jìn)行分類，液面?zhèn)鞲衅饔行盘?hào)為合格品，沒(méi)有信號(hào)則視為不合格品，這時(shí)機(jī)械臂動(dòng)作，不合格品推進(jìn)次品傳送帶。而正品則打包計(jì)數(shù)，30為一包。生產(chǎn)完后，系統(tǒng)將所記錄數(shù)據(jù)送入指定的儲(chǔ)存器中，然后將計(jì)數(shù)器清零。在電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)按下停止按鈕，系統(tǒng)會(huì)馬

54、上停止工作；而在系統(tǒng)進(jìn)行灌裝和加蓋時(shí)，按下停止按鈕，系統(tǒng)不會(huì)馬上停止工作，而是待加蓋工作完成后，系統(tǒng)最終停下工作。灌裝流水線的運(yùn)作是通過(guò)電機(jī)和灌裝設(shè)備來(lái)控制的。通過(guò)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)流水線的工作。而灌裝設(shè)備的開(kāi)通則直接控制飲料流通。通過(guò)輸入PLC軟件程序，直接控制電機(jī)及流水線的運(yùn)作.。流水線由傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控，由PLC控制，控制準(zhǔn)確。自動(dòng)化程度高。5.2 I/O接線圖5.3 I/O分配表5.4 梯形圖第六章 調(diào)試過(guò)程及結(jié)果（1）在電腦上安裝GX-Developer軟件，程序編號(hào)后，將程序輸入GX-Developer軟件中，在電腦上進(jìn)行初步仿真調(diào)試。（2）先將PLC程序傳入程序控制器中。（3）對(duì)各個(gè)輸入I/O口給信號(hào)處理，看各個(gè)輸出口是否有相應(yīng)的輸出，如果沒(méi)有按照設(shè)計(jì)要求輸出，對(duì)程序進(jìn)行更改，直到各輸出口有相應(yīng)的輸出。（4）如果條件允許的話，用編程軟件將程序輸入PLC中，在確認(rèn)PLC的電源、外