【文章內容簡介】 以下 (輸出和 0V 之間 ) 剩余電壓： 1V 以下 (流入電流為 100mA 時 ) 以下 (流入電流為 16mA 時 ) 短路保護 裝 備 反應時間 以下 Equation Chapter (Next) Section 1 咸寧學院學士學位論文 8 4 系統(tǒng)的硬件電路實現 9 4 系統(tǒng)的硬件電路實現 系統(tǒng)硬件結構框圖 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顯示的作用，它們之間的關系如圖 41 所示： 控制電路主 電 路輔 助 電 路 圖 41 硬件電路關系圖 主電路的設計 傳送帶用電動機 M1 來運行，并用接觸器 KM1 來控制電動機的運行與停止。由熱繼電器 FR1 實現過載保護。 斷路器 QF QF QF3 將三相電源引入，同時 QF QFQF3 為電路提供短路保護。 飲料罐裝生產的主控制電路如圖 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 咸寧學院學士學位論文 10 控制電路的 設計 PLC 控制系統(tǒng)的輸人信號有 9 個，且均為開關量。其中各種單操作按鈕開關 6 個，分別 SB0 啟動按鈕、 SB1 停止按鈕、 SB4 大包、 SB5 中包、 SB6 小包、 SB7 散裝、SB10 手動復位按鈕。行程開關 1 個，傳感器開關 1 個。 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。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 操作面板的設計 操作面板本著操作簡單，直觀明了的，對飲料罐裝自動生產線的每一步都能準確顯示，方便工作人員的工作為原則而設計。如 圖 44 所示。 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4 系統(tǒng)的硬件電路實現 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程顯示。 本系統(tǒng)還設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 咸寧學院學士學位論文 12 Equation Chapter (Next) Section 1 5 系統(tǒng)程序的設計 13 5 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 。 當瓶子定位在灌裝設備下時，停頓 1s，灌裝設備開始工作，灌裝過程為 小瓶裝 5s 鐘 ，大瓶裝8S 鐘 ， 然后均上蓋時間為 2 秒， 灌裝 和上蓋 過程應有報警顯示， 上蓋過程 停止并不再顯示報警；報警方式為紅燈以 間隔閃爍 。與此同時對生產的飲料進行打包并計數，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。在生產過程中可以對各計數器手動清零，系統(tǒng)每8 小時將所記數據送入指定的存儲器中，然后將記數器清零。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)最終停止工作。系統(tǒng)過程流程圖和順序功能圖分別如下圖 51 和圖 52 所示。 I/O 端口分配 X0：啟動 Y0：驅動電動機轉動 X1：停止 Y1：灌裝飲料 X2：行程開關 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：手動復位 Y10：系統(tǒng)上電顯示 Y11：灌 裝和上蓋過程顯示 咸寧學院學士學位論文 14 開 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 行檢 測 飲 料 罐 大 小 大 瓶小 瓶是 否 按 下 啟 動 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 是 否按 下 過 停 止 按 鈕是 否 裝 滿是否是是是是是否否否否否 圖 51 過程流程圖 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 5 系統(tǒng)程序的設計 15 梯形圖 初始化程序 初始化，啟動時、按下復位鈕和 8 小時將程序中用到的計數器置零 裝箱選擇程序 對生產好的飲料進行裝箱選擇： X4 X5 X6 X7 所對應的按鈕 SB4 SB5 SB6 SB7 分別用于選擇包裝的類型：大包 中包 小包 散裝。 咸寧學院學士學位論文 16 流水線主控程序 生產流水線主控電路的自動控制： 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；瓶子裝滿飲料并上蓋后，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；當瓶子定位在灌裝設備下時，停頓 1s，灌裝設備開始工作，對于大瓶灌裝 8 秒鐘，小瓶則灌裝 5 秒鐘，待灌裝過程完畢再對飲料瓶進行上蓋，上蓋時間為 2 秒鐘。當系統(tǒng)正在運行裝罐時，按下停止按鈕，系統(tǒng)并不會馬上停止運行，待上蓋工作結束后，系統(tǒng)最終停止運轉。 5 系統(tǒng)程序的設計 17 咸寧學院學士學位論文 18 閃爍報警程序 罐裝和上蓋過程中閃爍報警 記數程序 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。并且對所裝箱和所生產飲料的數量進行計數。 5 系統(tǒng)程序的設計 19 數據傳送程序 設定 8 小時傳輸一次數據，將各記數器中所記數據存儲到指定的存儲器中。 咸寧學院學士學位論文 20 6 程序調試 21 6 程序調試 利用軟件 三菱 PLC 編程軟件 GX 進行仿真運行調試。 裝箱選擇程序的仿真 X4 X5 X6 X7 分別對應大包 中包 小包和散裝的按鈕，選擇不同的按鈕按下，在控制面板上會顯示出相應的包裝。 主控制程序的仿真 X0（對應啟動按鈕）上電后 Y0（對應繼電器線圈）上電并自鎖，傳送帶運行，待寫 X2（對應行程開關）上電后， Y0 失電，傳送帶停止， Y1（對應灌裝電磁閥）上電，加飲料 5 秒鐘后， Y1 失電，停止加料， Y2（對應上蓋裝置）上電，上蓋時間為 2 秒。 咸寧學院學士學位論文 22 在傳送帶運轉時， X2X3(對應光電傳感器 )同時上電，表示檢測到大瓶，此后灌裝加料過程為 8 秒。 6 程序調試 23 在傳送帶運轉時，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按下停止按鈕，系統(tǒng)不會馬上停止工作，而是待灌裝和上蓋工作結束后，最終停止運轉。 咸寧學院學士學位論文 24 閃爍報警程序的仿真 系統(tǒng)灌裝加料（ Y1 上電）和上蓋（ Y2 上電）時，發(fā)光二極管報警器（ Y11）會閃爍報警。 記數程序的仿真 對于小瓶，每大包可裝 40 瓶，并且最后對所裝包數進行記數。 Equation Chapter (Next) Section 1 7 結論與展望 25 7 結 論與 展望 本文介紹了基于三菱 FX2N32MR PLC 的飲料灌裝生產流水線的控制系統(tǒng)的設計。該系統(tǒng)的設計包括硬件設計和軟件設計。硬件設計方面，根據系統(tǒng)的控制要求對各硬件設備進行了選型并對三菱 FX2N32MR PLC 外部電路接線進行了設計；軟件設計方面對軟件設計的方法進行了概述，根據要求設計出梯形圖并對它進行仿真調試。仿真調試后的控制系統(tǒng)基本上滿足以下控制要求： (1)能對空瓶進行運送、灌裝，灌裝量可根據空瓶大小設定；（ 2）對滿瓶進行運送及計數，計數值包括累計計數、單位包裝計數，單位包裝計數量可根據包裝大小設定； （ 3）能夠實現手動復位。 利用 PLC 良好的自動控制性能，本文所設計的飲料灌裝生產流水線的控制系統(tǒng)基本上實現了飲料罐裝生產過程的無人控制。但對于大型的生產流水線來說，該系統(tǒng)就無法滿足其更加復雜、準確、智能的控制要求。該系統(tǒng)需要在傳送速率，次品檢測等諸多方面作出改進。 基于 PLC 的飲料灌裝生產流水線的控制系統(tǒng)為飲料罐裝生產提供了極大地便利，在各種飲料罐裝生產行業(yè)迅猛發(fā)展。隨著生產社會化水平的不斷提高，基于 PLC 的飲料灌裝生產流水線的控制系統(tǒng)不僅僅局限于飲料罐裝生產行業(yè)，它在現代的芯片封裝，產品包裝等流水線作業(yè) 生產方面也有著相當廣闊的前景。 咸寧學院學士學位論文 26 致 謝 首先感謝咸寧學院四年來對我的精心培養(yǎng)，這四年是我的一段比較快樂的時光，也是人生中一段寶貴的經歷。 在本次課題設計中，指導老師周老師對我的幫助很大，雖然這段時間我的畢業(yè)設計進程“停滯不前”可老師沒有將我放棄，一直不厭其煩的督促我，還不時地指導我，這讓我很感動。周老師對我的悉心幫助 為我打下 堅實 的 理論 基 礎 知 識 ，提高 個 人能力都非常有益，在此我 對 周老 師 表示忠心的感 謝 和崇高的敬意。 參考文獻 27 參考文獻 [1] 孔凡真 .飲料無菌冷灌裝生產線的應用是大勢所趨 ［ J］ .飲料工業(yè) ,2022， 10(12) [2] 劉軍 .國外飲料灌裝機現狀為我國灌裝機指明發(fā)展方向 ［ J］ . 中國包裝工業(yè) ,2022． 9(10) [3] 袁任光 .可編程序控制器 (PLC)應用技術與實列 [M].華南理工大學出版社 ,2022:810. [4] 柯龍瑞 .飲料灌裝線設計應考慮的