【正文】 成都工業(yè)大學(xué)—畢業(yè)設(shè)計論文 設(shè)計者 踏雪麒麟PLC在自立袋灌裝機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用畢業(yè)論文目 錄機(jī)械部分設(shè)計 緒論一、 灌裝機(jī)械的發(fā)展前景二、 PLC、變頻器在灌裝機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用前景及觸摸屏技術(shù)第一節(jié) 概述 一、 灌裝機(jī)械的簡介二、 基本概念三、 灌裝機(jī)的分類第二節(jié) 灌裝方法及適應(yīng)種類一、 灌裝方法二、 灌裝機(jī)的選擇原則三、 液體灌裝機(jī)簡介第三節(jié) 灌裝機(jī)械的定量方法一、 液位控制定量法二、 定量杯定量法三、 定量泵定量法第四節(jié) 灌裝機(jī)的主要結(jié)構(gòu)及工作原理一、 供料裝置二、 供瓶裝置三、 升瓶和降瓶機(jī)構(gòu)四、 灌裝瓶高度調(diào)整機(jī)構(gòu)電氣部分設(shè)計第一節(jié) 變頻器的選用一、 變頻器的基礎(chǔ)知識二、 變頻器的工作原理三、 變頻器選型第二節(jié) 步進(jìn)電動機(jī)的基礎(chǔ)知一、 步進(jìn)電機(jī)的工作原理二、 三相異步電動機(jī)工作原理三、 旋轉(zhuǎn)編碼器基礎(chǔ)知識　第三節(jié) PLC的選用一、 PLC的工作原理二、 PLC編程簡介及流程圖三、 I/O接口的分配四、 本次設(shè)計的PLC程序第四節(jié) 設(shè)計總結(jié)第五節(jié) 參考文獻(xiàn)緒 論第一節(jié) 灌裝機(jī)械的發(fā)展前景隨著我國商品經(jīng)濟(jì)的繁榮和人民生活水平的提高，食品包裝機(jī)械和包裝技術(shù)的前景十分樂觀。近年來，國家加大了對食品和藥品質(zhì)量和安全的監(jiān)督力度，對食品的生產(chǎn)加工和包裝技術(shù)都提出了新的要求。一批食品生產(chǎn)企業(yè)先后投入資金進(jìn)行包裝設(shè)備的技術(shù)改造和生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新，在一定程度上提升了我國食品行業(yè)的水平和市場競爭力。盡管我國食品包裝機(jī)械和包裝技術(shù)的水平有了提高，但是我國的食品包裝機(jī)械和包裝技術(shù)與發(fā)達(dá)國家的相比在競爭中還是明顯處于弱勢。我國包裝機(jī)械行業(yè)30%左右的企業(yè)存在低水平的重復(fù)建設(shè)。這種狀況不但浪費(fèi)了有限的資金、人力等重要資源，還造成了包裝機(jī)械市場的無序混亂，阻礙了行業(yè)的健康發(fā)展，制約了我國中小食品企業(yè)包裝機(jī)械的升級換代和包裝技術(shù)的創(chuàng)新。 目前，我國的食品包裝機(jī)械多以單機(jī)為主，科技含量和自動化程度低，在新技術(shù)、新工藝、新材料方面應(yīng)用的少，滿足不了我國當(dāng)前食品企業(yè)發(fā)展的要求。一些食品企業(yè)為了技術(shù)改造，不得不花費(fèi)大量的資金從國外引進(jìn)一些技術(shù)先進(jìn)的、生產(chǎn)效率高、包裝精度高的成套食品包裝生產(chǎn)線，導(dǎo)致很大一部分國內(nèi)的市場份額被國外品牌所占領(lǐng)。我國飲料、乳品、啤酒市場得到長足發(fā)展的同時也帶動了包裝機(jī)械業(yè)的發(fā)展速度。自從上世紀(jì)八十年代開始，中國每年都要進(jìn)口大量的飲料、乳品和啤酒包裝機(jī)械，至今引進(jìn)的勢頭仍然是有增無減。這些機(jī)械大多是高速自動化生產(chǎn)線，可靠性強(qiáng)，產(chǎn)量高，部分設(shè)備是當(dāng)今世界最為先進(jìn)的機(jī)型。這些生產(chǎn)線的引進(jìn)，使中國部分飲料、乳品和啤酒企業(yè)的包裝水平得以與發(fā)達(dá)國家同步發(fā)展。與此同時，中國包裝機(jī)械的生產(chǎn)也取得了長足的進(jìn)步，部分灌裝、封口一體設(shè)備已經(jīng)達(dá)到較高水平，包括塑料飲料瓶、酸奶杯、無菌包裝成型設(shè)備和貼標(biāo)機(jī)在內(nèi)的包裝生產(chǎn)線水平也得到了提升，已經(jīng)可以滿足中型企業(yè)的需要，部分已經(jīng)可以替代進(jìn)口設(shè)備，并且出口量逐年提高。包裝分類如下：　一、飲料包裝 　　目前中國飲用水、碳酸飲料、茶飲料的前處理設(shè)備國內(nèi)產(chǎn)品基本上可以滿足需要，中、低速理瓶、裝箱設(shè)備也有相匹 　　配的產(chǎn)品可供選擇，在熱液體灌裝機(jī)方面，各設(shè)備廠都能解決設(shè)備在熱灌裝環(huán)境下的控制、密封等工藝要求。江蘇美星、廣東達(dá)意隆公司也解決了無菌冷灌裝的問題。不過無論是碳 　　酸飲料、瓶裝水、果汁還是茶飲料，也無論是PET瓶、金屬罐還是利樂包，中國著名飲料企業(yè)的包裝生產(chǎn)線基本上是引進(jìn)設(shè)備的天下。 　　二、碳酸飲料的包裝 　　以可口可樂和百事可樂為代表的碳酸飲料，仍然是中國飲料中產(chǎn)量最大的品種，盡管增幅放慢，但絕對數(shù)量每年仍有較大增長。 　　PET瓶是碳酸飲料最主要的包裝形式。珠海中富和上海紫江是可口可樂和百事可樂碳酸飲料的PET瓶供應(yīng)商。兩家企業(yè)均有數(shù)十套進(jìn)口的兩步法設(shè)備，采用集中制造瓶坯，分散制瓶供應(yīng)就近可樂灌裝廠的生產(chǎn)方式。由于碳酸飲料瓶價格已經(jīng)完全透明，因此利潤很薄，制瓶企業(yè)主要以量取勝，高速設(shè)備的使用成為必然。在瓶坯生產(chǎn)方面，72模腔的注塑機(jī)已經(jīng)開始使用。中富和紫江二個制瓶廠也開始采取更為靈活務(wù)實(shí)的設(shè)備采購方式，開始與不同的制瓶設(shè)備供應(yīng)商合作。吹瓶速度達(dá)每小時2萬瓶的高速吹瓶機(jī)裝機(jī)量不斷增加。 　　三、茶和果汁飲料的包裝 　　熱灌裝仍是目前茶和果汁飲料最主要的生產(chǎn)和灌裝工藝。 熱灌裝PET瓶、金屬三片罐、利樂包，是茶和果汁飲料的三大包裝形式。 部分茶和果汁生產(chǎn)企業(yè)外購熱灌裝PET瓶，如統(tǒng)一；部分飲料企業(yè)自己生產(chǎn)PET瓶，如康師傅和娃哈哈；還有部分飲料企業(yè)與制瓶企業(yè)合作，由制瓶企業(yè)在飲料廠里裝機(jī)吹瓶，如可口可樂東莞工廠。無論是哪種方式，生產(chǎn)熱罐裝PET瓶的設(shè)備主要是加拿大HUSKY、法國西得樂的二步法設(shè)備，以及意大利SIPA的一步法設(shè)備。 目前中國食品包裝機(jī)械的產(chǎn)值在300億元人民幣左右，而每年進(jìn)口的食品包裝機(jī)械約10億美元。其中飲料、乳品和啤酒包裝機(jī)械占有相當(dāng)大的比重。 啤酒灌裝線和貼標(biāo)機(jī)作為啤酒廠生產(chǎn)過程中最重要的包裝設(shè)備，多年來一直成為制約國內(nèi)啤酒業(yè)真正實(shí)現(xiàn)“國產(chǎn)化”設(shè)備發(fā)展過程的“瓶頸”。這主要是因?yàn)槠【乒嘌b線和貼標(biāo)機(jī)的生產(chǎn)相比其他啤酒包裝設(shè)備來說，一系列的技術(shù)性能要求更高、更精細(xì)。上世紀(jì)90年代末以前，國內(nèi)知名啤酒廠上馬的大型啤酒灌裝線（主要是每小時36000瓶線）和現(xiàn)代化貼標(biāo)機(jī)，大部分都是進(jìn)口國際行業(yè)生產(chǎn)巨頭德國克朗斯及KHS公司的產(chǎn)品，盡管進(jìn)口設(shè)備價格昂貴，而且還要面對一系列的不便之處，但國內(nèi)啤酒廠一致反映他們也是不得已而為之，言外之意，國內(nèi)主要啤酒包裝設(shè)備與國際先進(jìn)水平尚有較大的差距。 “知恥而后勇”。也許，巨大的反差深深刺痛了國內(nèi)啤酒包裝設(shè)備業(yè)的有識之士，更激發(fā)了他們瞄準(zhǔn)國際先進(jìn)水平、積極創(chuàng)新、迎頭趕上的斗志。行業(yè)一部分骨干企業(yè)通過積極引進(jìn)、消化國外先進(jìn)技術(shù)，加大科技投入和創(chuàng)新，有效地接近甚至達(dá)到了與國際同行的先進(jìn)水平。 近10年來，我國的啤酒包裝設(shè)備業(yè)取得了一系列的成就，甚至在啤酒灌裝線和貼標(biāo)機(jī)生產(chǎn)上業(yè)績卓著。但是，我們還是要清楚地認(rèn)識到與國際同行的先進(jìn)水品還是有許多差距，我們只有充分認(rèn)識到這些差距，不斷創(chuàng)新，不斷提高，才能更快地達(dá)到國際的先進(jìn)水平。伴隨著國內(nèi)飲料，啤酒行業(yè)的快速發(fā)展，液體灌裝機(jī)市場的商機(jī)巨大。 第二節(jié) PLC、變頻器、觸摸屏在灌裝機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用前景現(xiàn)代飲料灌裝技術(shù)按類型可分為無菌冷灌裝、超潔凈（中溫）灌裝、熱灌裝、瓶裝水灌裝、碳酸飲料灌裝等。先進(jìn)的技術(shù)水平及高生產(chǎn)效率、運(yùn)行穩(wěn)妥可靠是灌裝技術(shù)發(fā)展的基本要求。因此，可編程控制器（PLC）控制技術(shù)在其電氣控制中得到了廣泛的應(yīng)用。雖然PLC具備了可靠性高，組合靈活，編程簡單，維修方便這些優(yōu)點(diǎn)，但在人機(jī)對話、故障判斷、線路修改方面有一些不便，所以結(jié)合觸摸屏完成此設(shè)計。觸摸屏是一種連接人類和機(jī)器的（主要為PLC）人機(jī)界面，被稱為PLC的臉面。它是代替?zhèn)鹘y(tǒng)的控制面板和鍵盤的智能化操作顯示器?？捎糜趨?shù)的設(shè)置、數(shù)據(jù)的顯示和儲存，并可簡化PLC的控制程序。這樣，灌裝機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)裝置與PLC、變頻調(diào)速、人機(jī)界面等現(xiàn)代自動控制技術(shù)手段完整的結(jié)合，形成機(jī)電一體化。即以瓶裝水沖洗、灌裝、旋蓋一體機(jī)（三合一灌裝機(jī)）為例，介紹PLC與觸摸屏在灌裝設(shè)備電氣控制中的應(yīng)用。一、PLC的發(fā)展前景簡介21世紀(jì)，PLC會有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計算機(jī)技術(shù)的新成果會更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計和制造上，會有運(yùn)算速度更快、存儲容量更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備會更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場合的需求；從市場上看，各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會隨著國際競爭的加劇而打破，會出現(xiàn)少數(shù)幾個品牌壟斷國際市場的局面，會出現(xiàn)國際通用的編程語言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。目前的計算機(jī)集散控制系統(tǒng)DCS（Distributed Control System）中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。伴隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動化控制網(wǎng)絡(luò)和國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。PLC將不斷豐富功能、提高性能，其主要發(fā)展趨勢體現(xiàn)為以下幾點(diǎn)。功能更強(qiáng)大 在原有開關(guān)量處理的基礎(chǔ)上，PLC將進(jìn)一步增強(qiáng)模擬量處理能力，并不斷融合順序控制、過程控制和運(yùn)動控制功能。同時，PLC的運(yùn)算速度、處理能力和存儲容量也將不斷提高。大型PLC系統(tǒng)在控制的基礎(chǔ)上，不斷增加管控一體化功能。小型PLC不僅具有順序控制和邏輯聯(lián)鎖功能，還移植了大中型PLC的一些高級功能，如模擬量的閉環(huán)調(diào)節(jié)和運(yùn)動控制等。專業(yè)化 不同行業(yè)在采用PLC時其關(guān)注點(diǎn)會有所不同，故其功能需求也會不一樣。因此，在PLC通用功能的基礎(chǔ)上針對不同行業(yè)應(yīng)用特點(diǎn)開發(fā)專業(yè)化PLC產(chǎn)品，不僅可以提高產(chǎn)品性能、降低產(chǎn)品成本，而且可以提高產(chǎn)品的易用性和專業(yè)化水平，提高產(chǎn)品的綜合競爭實(shí)力。這種專業(yè)化應(yīng)用不僅體現(xiàn)在軟件功能上，也體現(xiàn)在硬件構(gòu)成上。網(wǎng)絡(luò)化 無論是大型PLC還是小型PLC，網(wǎng)絡(luò)功能不斷增強(qiáng)。PLC向上可以連接各種管理網(wǎng)，向下可連接各種現(xiàn)場設(shè)備。即使是小型PLC，不僅要完成單機(jī)設(shè)備的控制，