【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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。 熱繼電器的選型 熱繼電器 由兩部分組成，每一部分安裝的位置不同。一部分是主觸點(diǎn)，接在電動(dòng)機(jī)與接觸器 KM 之間。另一部分是接在控制電路中，與接觸器 KM 的線圈電路相串聯(lián)。熱繼電器在控制線路中起過(guò)載保護(hù)的功能。熱繼電器是采用雙金屬熱元件，動(dòng)作機(jī)構(gòu)，常閉觸頭和常開(kāi)觸頭，復(fù)位按鈕及整定電流調(diào)節(jié)旋鈕等構(gòu)成。根據(jù)雙金屬熱元件的數(shù)目可分為兩極和三極型熱器，而三極型又分帶斷相保護(hù)和不帶斷相保護(hù)兩種。 主電動(dòng)機(jī) M1 的額定電流 15A， FR1 可以選用 JR16，熱元件電流為 20A，電流整定范圍為 1422A 工作時(shí)將額定電流調(diào)整為 15A。 開(kāi)關(guān)電器、熔斷器 的選型 行程開(kāi)關(guān)是一種由物體的位移來(lái)決定電路通斷的開(kāi)關(guān)，選用型號(hào)為 LXK2131 型。 熔斷器選用 RL115 型熔點(diǎn)器，熔體的額定電流為 30A。 傳感器的選型 系統(tǒng)中運(yùn)用傳感器對(duì)飲料瓶的大小進(jìn)行區(qū)別，根據(jù)設(shè)計(jì)需要選擇反射式光電傳感器 [15]。反射式光電傳感器的工作原理如圖 31 所示。 8 反 射 式 光 電 傳 感 器反射物發(fā) 光接 收 圖 31 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(hào)為 PM2LF10,其性能參數(shù)如表 33 所示。 表 33 PM2LF10 反射式光電傳感器的性能 參數(shù) 性能 參數(shù) 檢測(cè)距離 ～ 8mm(中心： 5mm)白色無(wú)光澤紙 (1515mm) 最小檢測(cè)物體 φ 銅線 (設(shè)定距離： 5mm) 應(yīng)差 使用白色無(wú)光澤紙 (1515mm) 工作距離的 20%以下 重復(fù)精度 (垂直于檢測(cè)軸 ) 電源電壓 5～ 24V DC177。10% 脈動(dòng) PP5%以下 消耗電流 平均： 25mA以下，峰值： 80mA以下 輸出 NPN開(kāi)路集電極晶體管 最大流入電流： 100mA 外加電壓： 30V DC以下 (輸出和 0V之間 ) 剩余電壓： 1V以下 (流入電流為 100mA時(shí) ) (流入電流為 16mA時(shí) ) 短路保護(hù) 裝 備 反應(yīng)時(shí)間 Equation Chapter (Next) Section 1 9 4 系統(tǒng)的硬件電路實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)硬 件結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)的硬件分為主電路、控制電路、輔助電路三大部分，控制電路控制主電路，輔助電電路起輔助信號(hào)顯示的作用，它們之間的關(guān)系如圖 41 所示： 控制電路主 電 路輔 助 電 路 圖 41 硬件電路關(guān)系圖 主電路的設(shè)計(jì) 傳送帶用電動(dòng)機(jī) M1 來(lái)運(yùn)行，并用接觸器 KM1 來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行與停止。由熱繼電器 FR1 實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。斷路器 QF QF QF3 將三相電源引入，同時(shí) QF QFQF3 為電路提供短路保護(hù)。飲料罐裝生產(chǎn)的主控制電路如圖 42 所示。 3M 1L NP L C2 2 0 V2 4 VQ F 1K M 1Q F 3Q F 2 圖 42 主控制電路圖 10 控制電路的設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)的輸人信號(hào)有 9 個(gè)，且均為開(kāi)關(guān)量。其中各種單操作按鈕開(kāi)關(guān) 6 個(gè)，分別 SB0 啟動(dòng)按鈕、 SB1 停止按鈕、 SB4 大包、 SB5 中包、 SB6 小包、 SB7 散裝、SB10 手動(dòng)復(fù)位按鈕。行程開(kāi)關(guān) 1 個(gè)，傳感器開(kāi)關(guān) 1 個(gè)。 PLC 控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)有 10 個(gè)，其中 1 個(gè)用于驅(qū)動(dòng)傳送帶電動(dòng)機(jī)的接觸器 KM1, 3 個(gè)電磁閥分別用于大瓶和小瓶的封蓋及飲料罐裝， 6 個(gè)用于生產(chǎn)線上的狀態(tài)顯示。如圖 43 所示。 FX 2 N 32 MR 001P LCX 10Y 0X 7X 6X 5X 3X 4X 2X 0X 1Y 4Y 3Y 2Y 124 VCO MCO M 2CO M 1Y 11Y 10Y 7Y 6Y 5???AC?? SB 0?? SB 1????SB 10???? ST 0????? S 024 V??????? KM 1????? HL 4?? SB 7?? SB 6?? SB 5?? SB 4????? YV 1???? YV 3???? YV 2?? HL 5?? HL 7?? HL 6???? HL 10???? HL 11???圖 43 三菱 PLC 外部接線圖 操作面板的設(shè)計(jì) 操作面板本著操作簡(jiǎn)單，直觀明了的，對(duì)飲料罐裝自動(dòng)生產(chǎn)線的每一步都能準(zhǔn)確顯示，方便工作人員的工作為原則而設(shè)計(jì)。如圖 44 所示。 面板中的按鈕有停止、啟動(dòng)和手動(dòng)復(fù)位按鈕，以及選擇大包、中包、小包和散裝 11 的按鈕。顯示燈有大包、中包、小包和散裝的顯示燈，還有上電顯示和灌裝過(guò)程顯示。 本系統(tǒng)還設(shè)置了兩種灌裝模式即大瓶、小瓶灌裝，四種包裝方式即大瓶的大、中、小包裝和散裝及小瓶的大、中、小包裝和散裝 。這樣做有利于不同層次的需要。 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 44操作面板外形圖 12 5 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì) 控制要求和控制過(guò)程分析 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，灌裝過(guò)程為 小瓶裝 5s 鐘 ，大瓶裝8S 鐘 ， 然后均上蓋時(shí)間為 2 秒， 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 間隔閃爍 。與此同時(shí)對(duì)生產(chǎn)的飲料進(jìn)行打包并計(jì)數(shù)，對(duì)于小瓶： 40 瓶為一大包， 30 瓶為一中包， 20 瓶為一小包；對(duì)于大瓶： 20 瓶為一大包， 15 瓶為一中包， 10 瓶為一小包。在生產(chǎn)過(guò)程中可以對(duì)各計(jì)數(shù)器手動(dòng)清零，系統(tǒng)每8 小時(shí)將所記數(shù)據(jù)送入指定的存儲(chǔ)器中，然后將記數(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，而要待加蓋工作完成后，系統(tǒng)最終停止工作。系統(tǒng)過(guò)程流程圖和順序功能圖分別如下圖 51 和圖 52 所示。 X0：?jiǎn)?dòng) Y0：驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) X1：停止 Y1：灌裝飲料 X2：行程開(kāi)關(guān) Y2：小瓶上蓋 X3：傳感器 Y3：大瓶上蓋 X4：選擇大包包裝 Y4：顯示大包包裝 X5：選擇中包包裝 Y5：顯示中包包裝 X6：選擇小包包裝 Y6：顯示小包包裝 X7：選擇散裝 Y7：顯示散裝 X10：手動(dòng)復(fù)位 Y10：系統(tǒng)上電顯示 Y11：灌裝和上蓋過(guò)程顯示 13 開(kāi) 始上 蓋 2 秒灌 裝 飲 料停 頓 1 s上 蓋 2 秒灌 裝 飲 料停 頓 1 s初 始 化傳 送 帶 運(yùn) 行檢 測(cè) 飲 料 罐 大 小 大 瓶小 瓶是 否 按 下 啟 動(dòng) 按 鈕是 否 到 灌 裝 位 置是 否 按 下 停 止 按 鈕是 否 裝 滿裝 罐 和 上 蓋 時(shí) 是 否按 下 過(guò) 停 止 按 鈕是 否 裝 滿是否是是是是是否否否否否 圖 51 過(guò)程流程圖 M 8T 2 K 8 0Y 1T 4 K 2 0Y 3M 6M 4T 3 K 2 0Y 2T 1 K 5 0Y 1M 5M 3M 2M 1 Y 0T 0 K 1 0X 0T 3T 2T 1T 0 X 3T 0 X3M 7 X 2M 8 0 0 2T 4M 7 M 7M 7 圖 52 順序功能圖 14 梯形圖 初始化程序 初始化，啟動(dòng)時(shí)、按下復(fù)位鈕和 8 小時(shí)將程序中用到的計(jì)數(shù)器置零 裝箱選擇程序 對(duì)生產(chǎn)好的飲料進(jìn)行裝箱選擇： X4 X5 X6 X7 所對(duì)應(yīng)的按鈕 SB4 SB5 SB6 SB7 分別用于選擇包裝的類(lèi)型：大包 中包 小包 散裝。 15 流水線主控程序 生產(chǎn)流水線主控電路的自動(dòng)控制：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；瓶子裝滿飲料并上蓋后，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，對(duì)于大瓶灌裝 8 秒鐘，小瓶則灌裝 5 秒鐘，待灌裝過(guò)程完畢再對(duì)飲料瓶進(jìn)行上蓋，上蓋時(shí)間為 2 秒鐘。當(dāng)系統(tǒng)正在運(yùn)行裝罐時(shí)，按下停止按鈕，系統(tǒng)并不會(huì)馬上停止運(yùn)行，待上蓋工作結(jié)束后，系統(tǒng)最終停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 16 17 閃爍報(bào)警程序 罐裝和上蓋過(guò)程中閃爍報(bào)警 記數(shù)程序 對(duì)于小瓶： 40 瓶為一大包， 30 瓶為一中包， 20 瓶為一小包；對(duì)于大瓶： 20 瓶為一大包， 15 瓶為一中包 10 瓶為一小包。并且對(duì)所裝箱和所生產(chǎn)飲料的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù) 。 18 數(shù)據(jù)傳送程序 設(shè)定 8 小時(shí)傳輸一次數(shù)據(jù)，將各記數(shù)器中所記數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到指定的存儲(chǔ)器中。 19 20 6 程序調(diào)試 利用軟件三菱 PLC 編程軟件 GX 進(jìn)行仿真運(yùn)行調(diào)試。 裝箱選擇程序的仿真 X4 X5 X6 X7 分別對(duì)應(yīng)大包 中包 小包和散裝的按鈕，選擇不同的按鈕按下，在控制面板上會(huì)顯示出相應(yīng)的包裝。 主控制程序的仿真 X0（對(duì)應(yīng)啟動(dòng)按鈕）上電后 Y0（對(duì)應(yīng)繼電器線圈）上電并自鎖，傳送帶運(yùn)行，待寫(xiě) X2（對(duì)應(yīng)行程開(kāi)關(guān)）上電后， Y0 失電，傳送帶停止， Y1（對(duì) 應(yīng)灌裝電磁閥）上電，加飲料 5 秒鐘后， Y1 失電，停止加料， Y2（對(duì)應(yīng)上蓋裝置）上電，上蓋時(shí)間為 2 秒。 21 在傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)， X2X3(對(duì)應(yīng)光電傳感器 )同時(shí)上電，表示檢測(cè)到大瓶，此后灌裝加料過(guò)程為 8 秒。 22 在傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，按下停止按鈕（即 X1 上電）系統(tǒng)馬上停止工作。 在灌裝加料和上蓋時(shí)按下停止按鈕，系統(tǒng)不會(huì)馬上停止工作，而是待灌裝和上蓋工作結(jié)束后，最終停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 23 閃爍報(bào)警程序的仿真 系統(tǒng)灌裝加料（ Y1 上電）和上蓋（ Y2 上電）時(shí)，發(fā)光二極管報(bào)警器（ Y11）會(huì)閃爍報(bào)警。 記數(shù)程序的仿真 對(duì)于 小瓶，每大包可裝 40 瓶，并且最后對(duì)所裝包數(shù)進(jìn)行記數(shù)。 Equation Chapter (Next) Section 1 24 7 結(jié)論與展望 本文介紹了基于三菱 FX1N40MR PLC 的飲料灌裝生產(chǎn)流水線的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)方面，根據(jù)系統(tǒng)的控制要求對(duì)各硬件設(shè)備進(jìn)行了選型并對(duì)三菱 FX1N40MR PLC 外部電路接線進(jìn)行了設(shè)計(jì)；軟件設(shè)計(jì)方面對(duì)軟件設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行了概述，根據(jù)要求設(shè)計(jì)出梯形圖并對(duì)它進(jìn)行仿真調(diào)試。仿真調(diào)試后的控制系統(tǒng)基本上滿足以下控制要求： (1)能對(duì)空瓶進(jìn)行運(yùn)送、灌裝，灌裝量可根據(jù)空瓶大小設(shè)定；（ 2）對(duì)滿瓶進(jìn)行運(yùn)送及計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值包括累計(jì)計(jì)數(shù)、單位包裝計(jì)數(shù)，單位包裝計(jì)數(shù)量可根據(jù)包裝大小設(shè)定；（ 3）能夠?qū)崿F(xiàn)手動(dòng)復(fù)位。 利用 PLC 良好的自動(dòng)控制性能，本文所設(shè)計(jì)的飲料灌裝生產(chǎn)流水線的控制系統(tǒng) 基本上實(shí)現(xiàn)了飲料罐裝生產(chǎn)過(guò)程的無(wú)人控制。但對(duì)于大型的生產(chǎn)流水線來(lái)說(shuō)，該系統(tǒng)就無(wú)法滿足其更加復(fù)雜、準(zhǔn)確、智能的控制要求。該系統(tǒng)需要在傳送速率，次品檢測(cè)等諸多方面作出改進(jìn)。 基于 PLC 的飲料灌裝生產(chǎn)流水線的控制系統(tǒng)為飲料罐裝生產(chǎn)提供了極大地便利，在各種飲料罐裝生產(chǎn)行業(yè)迅猛發(fā)展。隨著生產(chǎn)社會(huì)化水平的不斷提高，基于 PLC 的飲料灌裝生產(chǎn)流水線的控制系統(tǒng)不僅僅局限于飲料罐裝生產(chǎn)行業(yè)，它在現(xiàn)代的芯片封裝，產(chǎn)品包裝等流水線作業(yè)生產(chǎn)方面也有著相當(dāng)廣闊的