【正文】 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(zhuān)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(lèi)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(xiàn)的改造和重新設(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(xiàn)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 3 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(zhuān)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(xiàn)液位傳感器，它們淹沒(méi)時(shí)是 1 狀態(tài)。液面低于下線(xiàn)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(xiàn) 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(xiàn)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(xiàn)的現(xiàn)狀和發(fā)展 生產(chǎn)流水線(xiàn)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)手工工作方法到自動(dòng)化流水線(xiàn)工作方法 ,采用流水線(xiàn)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(xiàn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制 ,是人類(lèi)社會(huì)向前邁出一大步 . 4 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(xiàn) 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) 2021 罐／分，德國(guó) H＆ K 公司灌 裝機(jī)的灌裝閥多達(dá) 165 頭， SEN 公司 144 頭， Krones 公司 178 頭，灌裝機(jī)直徑大至 5米，灌裝精度 177。 以下。 非碳酸飲料灌裝機(jī)灌裝閥 50～ 100 頭，灌裝速度最高達(dá) 1500 罐／分，灌裝機(jī)料槽轉(zhuǎn)速 20～ 25 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。 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(xiàn)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(xiàn) 300 多條，包括 啤酒 灌裝線(xiàn)達(dá) 500 多條。引進(jìn)灌裝生產(chǎn)線(xiàn)主要分為以下幾類(lèi)： 玻璃瓶飲料灌裝線(xiàn) 八十年代引進(jìn) 116 條玻璃瓶飲料灌裝線(xiàn)，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(xiàn)主要設(shè)備有卸箱機(jī)、洗瓶 5 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(xiàn)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、 300～ 400 瓶／分。設(shè)備主要生產(chǎn)廠家有德國(guó) SEN、 H＆ K、 O＋ H、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 H＆ K 公司啤酒灌裝線(xiàn)制造技術(shù)，制造每小時(shí) 2 萬(wàn)瓶的瓶裝啤酒灌裝線(xiàn)，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) 萬(wàn)瓶的汽水灌裝線(xiàn)。其他還有重慶輕機(jī)廠的 32／ 8 設(shè)備，每小時(shí) 14000 瓶，廊坊包裝設(shè)備制造總公司 24／ 6 設(shè)備、每小時(shí) 6000～ 8000 瓶的灌裝線(xiàn)。 易拉罐飲料灌裝線(xiàn) “ 八五 ” 期間，我國(guó)引進(jìn)易拉罐飲料灌裝線(xiàn) 15 條，同時(shí)引進(jìn)易拉罐啤酒灌裝線(xiàn) 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(xiàn)。 聚酯瓶灌裝生產(chǎn)線(xiàn) 引進(jìn)的聚酯瓶飲料灌裝線(xiàn) 6～ 7 條，包括卸箱機(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 400～ 500 瓶／分 (250ml)， 50～ 280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(xiàn)，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(xiàn)。 軟包裝飲料灌裝線(xiàn) 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(xiàn)，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(xiàn)；美國(guó)屋頂形紙盒無(wú)菌 6 包裝機(jī) (灌裝能力 4500 盒／小時(shí) )，法國(guó)百利包 (灌裝能力 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(xiàn)，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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)，主要設(shè)備包括半自動(dòng)卸垛機(jī)、沖罐機(jī) (洗瓶機(jī) )、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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn) 中小規(guī)模的非充氣飲料灌裝線(xiàn)包括玻璃瓶灌裝生產(chǎn)線(xiàn)和易拉罐灌裝生產(chǎn)線(xiàn)，生產(chǎn)能力 40～ 200 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。 7 易拉罐灌裝生產(chǎn)線(xiàn)制造廠遍及溫州、杭州、汕頭等地，生產(chǎn)能 力 4000～ 12021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(xiàn)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(xiàn)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。 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(mǎn)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， 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(mǎn)瓶數(shù)，一旦系統(tǒng)啟動(dòng)，必須記錄空瓶數(shù)和滿(mǎn)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） 8 第二章 總體控制方案 飲料罐裝生產(chǎn)流水線(xiàn)的基本結(jié)構(gòu) 飲料灌裝流水線(xiàn)的基本結(jié)構(gòu)圖如下所示： 整個(gè)灌裝流水線(xiàn)的基本結(jié)構(gòu)如圖 圖 圖 3 所示。整個(gè)流水線(xiàn)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。 9 流水線(xiàn)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(xiàn)基本結(jié)構(gòu)圖 1 灌裝生產(chǎn)流水線(xiàn)基本結(jié)構(gòu)圖 2 10 灌裝生產(chǎn)流水線(xiàn)基本結(jié)構(gòu)圖 3 灌裝流水線(xiàn)的工作原理 灌裝流水線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)的運(yùn)作。流水線(xiàn)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。 11 第三章 硬件控制設(shè)計(jì) PLC 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(xiàn)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?chē)?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(chē)、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(lèi) PLC 產(chǎn)品種類(lèi)繁多，其規(guī)格和性能也各不相同。對(duì) PLC 的分類(lèi)，通常根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式的不同、功能的差異和 I/O 點(diǎn)數(shù)的多少等進(jìn)行大致分類(lèi)。 1. 按結(jié)構(gòu)形式分類(lèi) 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(lèi)。 （ 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(chēng)主機(jī) )和擴(kuò)展單元組成。