【文章內容簡介】 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，接在電動機與接觸器 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載保護的功能。熱繼電器是采用雙金屬熱元件，動作機構，常閉觸頭和常開觸頭，復位按鈕及整定電流調節(jié)旋鈕等構成。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和不帶斷相保護兩種。 主電動機 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 工作時將額定電流調整為 15A。 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。 熔斷器選用 RL115 型熔點器，熔體的額定電流為 30A。 傳感器的選型 系統(tǒng)中運用傳感器對飲料瓶的大小進行區(qū)別，根據(jù)設計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) 檢測距離 ～ 8mm(中心： 5mm)白色無光澤紙 (1515mm) 最小檢測物體 φ 銅線 (設定距離： 5mm) 應差 使用白色無光澤紙 (1515mm) 工作距離的 20%以下 重復精度 (垂直于檢測軸 ) 以下 電源電壓 5～ 24V DC177。10% 脈動 PP5%以下 消耗電流 平均： 25mA 以下，峰值： 80mA 以下 輸出 NPN 開路集電極晶體管 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 ) 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 9 4 系統(tǒng)的硬件電路實現(xiàn) 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(xiàn)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 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 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 12 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(shù)，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(shù)器手動清零，系統(tǒng)每8 小時將所記數(shù)據(jù)送入指定的存儲器中，然后將記數(shù)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。 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 13 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 14 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(shù)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。 15 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。 16 17 閃爍報警程序 罐裝和上蓋過程中閃爍報警 記數(shù)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(shù)量進行計數(shù)。 18 數(shù)據(jù)傳送程序 設定 8 小時傳輸一次數(shù)據(jù)，將各記數(shù)器中所記數(shù)據(jù)存儲到指定的存儲器中。 19 20 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。 21 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。 22 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。 23 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(shù)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(shù)進行記數(shù)。 Equation Chapter (Next) Section 1 24 7 結論與展望 本文介紹了基于三菱 FX1N40MR 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(jù)系統(tǒng)的控制要求對各硬件設備進行了選型并對三菱 FX1N40MR 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(jù)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(jù)空瓶大小設定；（ 2）對滿瓶進行運送及計數(shù)，計數(shù)值包括累計計數(shù)、單位包裝計數(shù)，單位包裝計數(shù)量可根據(jù)包裝大 小設定；（ 3）能夠實現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)代的芯片封裝，產品