【正文】 使用 130℃ 蒸汽殺菌和特殊灌裝頭灌裝的簡便式無菌包裝機，同時正在開發(fā)冰咖啡等低酸性飲料兩片薄壁罐的無菌包裝技術，以實現薄壁罐的無菌包裝。 非碳酸飲料灌裝機灌裝閥 50～ 100 頭，灌裝速度最高達 1500 罐／分，灌裝機料槽轉速 20～ 25 轉／分，速度提高 1 倍。對勞動生產率的提高，飲料質量和產量的提高具有深遠的意義。 本控制系統(tǒng)有兩個特點：一是輸入、輸出設備比較多；二是所需實現的控制是順序邏輯控制、模塊控制以及計算統(tǒng)計功能。飲料生產線比較復雜，生產環(huán)節(jié)也很多。其中飲料的灌裝就是飲料生產線上重要的生產環(huán)節(jié)。 西門子 S7300 系列 PLC 在模塊控制、高速計數和計算方面的功能較強，實現比較方便。 關鍵詞 S7300 可編程序控制器（ PLC） /自動化 /智能化 河 北化工醫(yī)藥職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 2 基于 PLC的飲料灌裝生產流水線控制系統(tǒng)的設計 第 1章 課題背景研究 飲料灌裝生產流水線的概述 近年來， 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，產量上的飄紅 ， 使得對設備市場的需求也呈牛市。可以進行茶飲料、咖啡飲料、豆乳和果汁飲料等多種飲料的熱灌裝，國外熱灌裝飲料封口后不再進行二次殺菌。 國內灌裝生產線全方位發(fā)展我國飲料灌裝設備基本是在引進設備和技術的基礎上發(fā)展起來的，八十年代，引進各種飲料灌裝生產線 300 多條，包括啤酒灌 河 北化工醫(yī)藥職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 3 裝線達 500 多條。提高包裝機械自動化程度的目的：一是為了提高生產率；二是為了提高設備的柔性和靈活性；三是為了提高包裝機械完成復雜動作的能力。本系統(tǒng)采用的飲料分裝計量是通過時間和單位時間流量來確定的，計量精度由 PLC 控制確定。液面低于下線液位時恒壓儲液罐為空。具有整體技術經濟效益。PLC 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)與計算機 河 北化工醫(yī)藥職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 4 技術結合在一起，近年來在工業(yè)自動控制、機電一體化、改造傳統(tǒng)產業(yè)等方面得到普遍應用。 PLC 是微機技術與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術相結合的產物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機械觸點的接線復雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點，充分利用了微處理器的優(yōu)點，又照顧到現場電氣操作 維修人員的技能與習慣，特別是 PLC 的程序編制，不需要專門的計算機編程語言知識，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎的簡單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學；調試與查錯也都很方便。 (2) 滾筒式流水線 特點：承載的產品類型廣泛，所受限制少；與阻擋器配合使用，可以實現產品的連續(xù)、節(jié)拍運行以及積放的功能；采用頂升平移裝置，可以實現產品的離線返修或檢測而不影響整個流水線的運行。 第 2章 課題研究內容 設計要求 本課題對飲料罐裝生產流水線的硬件和軟件進行了設計。整個灌裝和上蓋過程應有報警顯示，待上蓋 完畢后不再顯示報警；報警方式為紅燈以 間隔閃爍； （ 3）包裝上，對于小瓶： 40 瓶為一大包， 30 瓶為一中包， 20 瓶為一小包；對于大瓶： 20 瓶為一大包， 15 瓶為一中包 10 瓶為一小包； （ 4）能夠實現對生產產品進行自動記數并可以手動對計數器清零。 自動化生產線的控制臺可以用普通的控制面板 實現，也可以用 HMI（人機界面）設備實現。 20 世 紀 60 年代，生產過程及各種設備的控制主要是繼電器控制系統(tǒng)。 20 世紀 80 年代后，由于計算機技術的迅猛的發(fā)展， PLC 采用通用微處理器為核心，具有了函數運算、高速計數、中斷技術、 PID 控制等功能，稱為PC(Programable Controller) 即可編程控制器。它采用可編程序的存貯器，用來在其內部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。如在硬件方面采用了電和磁的屏蔽，對 I/O 接口采用了光電隔離，對電源及 I/O 接口線采用了多種濾波等。硬件接線簡單，一般不需要很多配套的外圍設備。PLC 可以擴展特殊功能，如高速計數、電子凸輪控制、伺服電動機定位、多軸運動插補控制等。同時要注意和現場的工程管理人員、工程技術人員、現場操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設計中的重點問題和疑難問題。 (3) 力求簡單、經濟、使用及維修方便 一個新的控制工程固然能提 高產品的質量和數量，帶來巨大的經濟效益和社會效益，但新工程的投入、技術的培訓、設備的維護也將導致運行資金的增加。這就要求在選擇 PLC、輸入 /輸出模塊、I/O 點數和內存容量 時，要適當留有裕量，以滿足今后生產的發(fā)展和工藝的改進。對于飲料瓶大小的區(qū)別是通過 反射式光電傳感器工作來實現的。對于傳送帶上的飲料瓶大小的區(qū)分，是通過下圖中所在位置的反射式光電傳感器工作來實現的。該方法的核心是輸出線圈。 。因此電氣控制電路從本質上說是一種邏輯線路 ,它符合邏輯運算的基本規(guī)律。 網絡通訊的模式：根據控制要求的信號傳輸方式所需要網絡接口的形式，選擇支持現場總線的網絡、工業(yè)以亞太網絡或點到點通訊的 CPU?；谠撓到y(tǒng)的控制要求與各類型電動機的結構特點和工作場合，并考慮到經濟性和實用性，本系統(tǒng)選擇的電動機型號為 Y132M4，其性能參數如表 14 所示。主要有電磁機構、觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置等組成。所以接觸器的額定電流為： IN=36A (31) 綜上所述，本系統(tǒng)選用 CJ1040 接觸器：額定電流為 40A,額定電壓為 380V。熱繼電器在控制線路中起過載保護的功能。 開關電器、熔斷器的選型 行程開關是一種由物體的位移來決定電路通斷的開關，選用型號為LXK2131 型。 反 射 式 光 電 傳 感 器反射物發(fā) 光接 收 圖 15 反射式光電傳感器原理圖 該系統(tǒng)選擇的反射式光電傳感器型號為 PM2LF10,其性能參數如表 16 所示 。 外加電壓： 30V DC 以下 (輸出和 0V 之間 ) 飲料罐裝生產的主控制電路如圖 18 所示。 PLC 控制系統(tǒng)的輸出信號有 10 個，其中 1 個用于驅動傳送帶電動機的接觸器 KM1, 3 個電磁閥分別用于大瓶和小瓶的封蓋及飲料罐裝， 6 個用于生產線上的狀態(tài)顯示。 面板中的按鈕有停止、啟動和手動復位按鈕，以及選擇大包、中包、小包和散裝的按鈕。 啟 啟啟 啟 啟 啟 啟 啟 啟 啟 啟 啟 啟 啟啟 啟啟 啟啟 啟啟 啟啟 啟啟 啟 啟 啟啟 啟S B 0 S B 7S B 6S B 5S B 1 S B 4S B 1 0 河 北化工醫(yī)藥職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 18 啟 啟啟 啟 啟 啟 啟 啟 啟 啟 啟 啟 啟 啟啟 啟啟 啟啟 啟啟 啟啟 啟啟 啟 啟 啟啟 啟S B 0 S B 7S B 6S B 5S B 1 S B 4S B 1 0 圖 110 操作面板外形圖 第 5章 系統(tǒng)程序的設計 控制要求和控制過程分析 系統(tǒng)通過開關設定為自動操作模式，一旦啟動，則傳送帶的驅動電機啟動并一直保持到停止開關動作或灌裝設備下的傳感器檢測到一個瓶子時停止；瓶子裝滿飲料后，傳送帶驅動電機必須自動啟動，并保持到又檢測到一個瓶子或停止開關動作 。在電動機運轉時按下停止按鈕，系統(tǒng)會馬上停止工作：而在系統(tǒng)進行灌裝和加蓋時按下停止按鈕，系統(tǒng)不會馬上停止工作，而要待加蓋工作完成后，系統(tǒng)