【導(dǎo)讀】 羆肀蒂蒃聿薄螈袈肈芄薁螄肇莆螇蝕肆葿蕿羈肆膈螅襖膅芁薈螀膄莃螃蚆膃薅薆肅膂芅荿羈膁莇蚄袇膀葿蕆螃膀腿蚃蠆腿芁蒅羇羋莄蟻袃芇蒆蒄蝿芆膆蠆螅芅莈薂肄芅蒀螇羀芄薃薀袆芃節(jié)螆螂衿蒞蕿蚈羈蕆螄羆羈膇薇袂羇艿螂袈羆蒁蚅螄羅薃蒈肅羄芃蚃罿羃蒞蒆裊蒈螞螁肂膇蒅蚇肁芀蝕羆肀蒂蒃聿薄螈袈肈芄薁螄肇莆螇蝕肆葿蕿羈肆膈螅襖膅芁薈螀膄莃螃蚆膃薅薆肅膂芅荿羈膁莇蚄袇膀葿蕆螃膀腿蚃蠆腿芁蒅羇羋莄蟻袃芇蒆蒄蝿芆膆蠆螅芅莈薂肄芅蒀螇羀芄薃薀袆芃節(jié)螆螂衿蒞蕿蚈羈蕆螄羆羈膇薇袂羇艿螂袈羆蒁蚅螄羅薃蒈肅羄芃蚃罿羃蒞蒆裊蒈螞螁肂膇蒅蚇肁芀蝕羆肀蒂蒃聿薄螈袈肈芄薁螄肇莆螇蝕肆葿蕿羈肆膈螅襖膅芁薈螀膄莃螃蚆膃薅薆肅膂芅荿羈膁莇蚄袇膀葿蕆螃膀腿蚃蠆腿芁蒅羇羋莄蟻袃芇蒆蒄蝿芆膆蠆螅芅莈薂肄芅蒀螇羀芄薃薀袆芃節(jié)螆螂衿蒞蕿蚈羈蕆螄羆羈膇薇袂羇艿螂袈羆蒁蚅螄羅薃蒈肅羄芃蚃罿羃蒞蒆裊蒈螞螁肂膇蒅蚇肁芀蝕羆肀蒂蒃聿薄螈袈肈芄薁螄肇莆螇蝕肆葿蕿羈

　　

【正文】 水 灌裝 機(jī) 控制系統(tǒng)的 控制環(huán)節(jié)采用上位機(jī)和下位機(jī)組成，下位機(jī)直接控制 汽水 灌裝 機(jī) 控制系統(tǒng) 中各個 設(shè)備的工作運(yùn)行，上位機(jī)負(fù)責(zé)對系統(tǒng)的工作運(yùn)行的狀況進(jìn)行監(jiān)視，其中上位機(jī)通過 COM 端口用 RS232 與 PLC 相連進(jìn)行通信的 ， 而 PLC 需先接入 220V 交流電源，再將啟動﹑停止按鈕以及各個限位開關(guān)通過 24V 直流電源連接到 PLC 的輸入端口上，系接線圖，如圖 所示 [4]。 圖 系統(tǒng)硬件連接圖 沈陽理工大學(xué)應(yīng) 用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 13 灌裝機(jī)的傳動原理 旋轉(zhuǎn)型自動灌裝機(jī)，所用的動力都是電動機(jī)，其功率一般在 1~3 千瓦之間，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速通常是很高的 ，而灌裝機(jī)的轉(zhuǎn)速不過每分鐘幾轉(zhuǎn)，滿足不了灌裝工作的要求，因此，它的傳動就需要一套合理的變速系統(tǒng)。 有的灌裝機(jī)上還采用調(diào)速電機(jī)，直接無級變速，但這種傳動對電機(jī)要求很高，必須防塵、防水等，而且價格也較貴。 對于旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)傳動部分的要求有以下幾點(diǎn)： （ 1） 傳動平穩(wěn) 由于主機(jī)完成灌裝任務(wù)是在一個 灌裝機(jī)傳送帶 上進(jìn)行的，它的進(jìn)瓶、出瓶準(zhǔn)確地灌裝等都要求在平穩(wěn)的工作條件下進(jìn)行。 （ 2） 傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單 傳動系統(tǒng)簡單，一方面可以減少功率的消耗，另一方面設(shè)備的精度易達(dá)到，同時維修方便。 另外，在設(shè)計(jì) 傳動系統(tǒng)時考慮到安裝、調(diào)試、保養(yǎng)的方便性，要滿足人體工程學(xué)的要求，給工人帶來方便，要盡量縮短維修時間，要求便于維修、保養(yǎng)。 灌裝機(jī)的 重要硬件 詳解 灌裝 機(jī) 的供瓶機(jī)構(gòu) 在自動灌裝機(jī)中，按照灌裝的工藝要求，準(zhǔn)確地將待灌瓶送入主轉(zhuǎn)盤升降機(jī)構(gòu)托瓶臺上，是保證灌裝機(jī)正常而有秩序地工作的關(guān)鍵。一般供瓶機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵問題是瓶的連續(xù)輸送和瓶的定時供給。 常用的連續(xù)輸送裝置有鏈帶傳送，一般采用不銹鋼或尼龍?zhí)箍随湈В瑸榱藴p少鏈帶與瓶底間的摩擦，有時設(shè)法在鏈帶上加些肥皂水，以便潤滑。 由 洗瓶機(jī)出來的瓶子由輸送帶送來后，為了防止擠壞、堵塞和準(zhǔn)確地送入灌裝機(jī)，必須設(shè)法使瓶子單個地保持適當(dāng)?shù)拈g距送進(jìn)灌裝機(jī)，目前瓶子的定時送給一般采用分件供送螺桿或拔盤式等限位機(jī)構(gòu)。 瓶的升降機(jī)構(gòu) 在一般旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)中，由拔瓶輪送來的瓶子必須根據(jù)灌裝工作過程的需要，先把瓶子升到規(guī)定的位置，以便進(jìn)行灌裝。然后再把己灌滿的瓶子下降到規(guī)定的位置，以便沈陽理工大學(xué)應(yīng) 用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 拔瓶輪將其送到傳送鏈帶上送走，這一動作是由瓶的升降機(jī)構(gòu)完成的。對于瓶的升降機(jī)構(gòu)的要求是：運(yùn)行平穩(wěn)、迅速、準(zhǔn)確、安全可靠、結(jié)構(gòu)簡單。 灌裝 閥的功能 灌裝閥是自動灌裝機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主體部件，它的功能在于根據(jù)灌裝工藝要求，以最快的速度溝通或切斷貯液箱、氣室和灌裝容器之間流體流動的通道，保證灌裝工藝過程的順利進(jìn)行。 本設(shè)計(jì)中采用氣動式多移閥。 多移閥 結(jié)構(gòu)：灌裝閥組件由液體閥、注氣管、氣閥、定心罩、排氣閥等組成。 功能： 瓶子 通過 傳遞 輪 子 進(jìn)入灌裝機(jī)，接著瓶子沿著瓶子托盤開始上升，直到瓶口卡入定心罩，定心罩將罐對中并預(yù)壓密封， 然后開啟氣閥對瓶內(nèi)進(jìn)行充 CO2， 充 CO2由一只氣缸加壓產(chǎn)生，壓力的大小取決于 瓶 子的材料 。 通過這道程序，使 汽水 在 灌裝過程中， CO2 的損失 降到最低 。 當(dāng)待灌瓶中的氣壓達(dá)到與貯液箱內(nèi)的背壓相等時 ， 液閥彈簧自動打開液門 ， 完成灌裝 ， 此種閥的優(yōu)點(diǎn)是不僅能保證碎瓶時不漏液 ， 還能保證瓶上有孔洞的破瓶及充氣不足時不漏液 ， 使灌裝能夠穩(wěn)定進(jìn)行 [5]。 沈陽理工大學(xué)應(yīng) 用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 15 4 汽水灌裝 機(jī) 控制系統(tǒng) 的軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)程序的指令介紹 （ 1） 定時器指令（ TIM） 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用了 十 個定時器，用來 控制 瓶 子在灌裝機(jī)內(nèi)各個部分的 計(jì)時工作，當(dāng)定時器的輸入端為從 “ OFF” 變?yōu)?“ ON” 時，定時器開始工作，直到計(jì) 時到計(jì)數(shù)器所設(shè)定值，計(jì)時器當(dāng)前值為 00000，計(jì)數(shù)器為 “ ON” 。若輸入繼續(xù)為 “ ON” ，輸出保持為“ ON” ；若輸入變?yōu)?“ OFF” ，定時的輸出也變?yōu)?“ OFF” ，即恢復(fù)原狀態(tài)，本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的定時器就是利用此功能，實(shí)現(xiàn)了定時器的自復(fù)位功能。 （ 2） 計(jì)數(shù)器指令（ CNT） 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用了 二 個計(jì)數(shù)器， 用來進(jìn)行 加 數(shù)操作，當(dāng)計(jì)數(shù)輸入端（ CP）信號從“ OFF”、 變?yōu)?“ ON” 時，計(jì)數(shù)值 加 1，此時計(jì)數(shù)器內(nèi)的值是 1，以此相 加 ，直到計(jì)數(shù)器當(dāng)前值 為 計(jì)數(shù)器設(shè)定 值 時 ，計(jì)數(shù)器為 “ ON” ；當(dāng)計(jì)數(shù)復(fù)位端（ R）為 “ ON” 時，計(jì)數(shù)器為 “ OFF” ，且當(dāng)前返回到初始設(shè)定值。復(fù)位端采用的 自復(fù)位 ， 當(dāng)計(jì)數(shù)器 計(jì)數(shù)到計(jì)數(shù)器設(shè)定值時 則對計(jì)數(shù)器 的值 進(jìn)行一次清空。 當(dāng)計(jì)數(shù)輸入（ CP）和復(fù)位（ R）同時來到時，復(fù)位輸入優(yōu)先。系統(tǒng)中計(jì)數(shù)器指令與定時器指令的編號不能重復(fù)使用，兩者數(shù)量和為 512 個。 可編程序控制器 I/O 分配 開關(guān)量 I/O 模塊的選擇 ： 開關(guān)量 I/O 模塊的不同，直接關(guān)系到 I/O 點(diǎn)數(shù)的多少，對PLC 的應(yīng)用范圍會產(chǎn)生影響，選擇時主要考慮點(diǎn)數(shù)、外部電路的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)、電壓的形式和范圍等。如果是無源輸入信號例如按鈕、行程開關(guān)等，可以根據(jù)現(xiàn)場與 PLC 的距離 遠(yuǎn)近來選擇電壓的高低。輸出模塊所起的作用是將 PLC 內(nèi)部低電平的控制信號隔離、轉(zhuǎn)換為外部所需的輸出信號，以驅(qū)動 PLC 的外部負(fù)載。在選擇時應(yīng)注意，模塊與外部接線的方式、輸出電壓的額定限度、外部輸出點(diǎn)同時接通的影響、選擇輸出方式等。 I/O地址分配目的是讓主 CPU 模塊能夠訪問其他的模塊，進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換。在進(jìn)行 I/O 地址分配時，要特別注意不要產(chǎn)生地址沖突的錯誤。設(shè)計(jì)本控制系統(tǒng)共使用了 9 個輸入點(diǎn)，13 個輸出點(diǎn)， I/O 分配如表 所示 [4]。 沈陽理工大學(xué)應(yīng) 用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 表 系統(tǒng) I/O 明細(xì)表 輸入地址 輸入設(shè)備 輸出地址 輸出設(shè)備 00000 灌裝機(jī)和傳遞輪子 啟動按鈕 01002 傳遞輪子與灌裝機(jī) 啟動 00001 傳送帶 啟動按鈕 01003 進(jìn)瓶 傳送帶 啟動 00002 灌裝機(jī)瓶子托盤壓力檢測 器 01004 瓶子托盤 上升 00003 定心中罩 壓力檢測器 01005 氣閥 打開 00004 氣閥 氣壓 檢測器 01006 灌裝 閥 打開 00005 系統(tǒng)停止 按鈕 01007 瓶子托盤下降 00006 次品撿出器壓力檢測 器 01008 次品提示 燈 亮 00007 最低液壓力檢測 器 01009 次品撿出器 啟動 00008 最高液壓力檢測 器 01010 次品 傳送帶 啟動 01011 進(jìn)料閥門 打開 01012 回氣管 啟動 01013 壓蓋 機(jī)啟動 01014 包裝 機(jī)啟動 工作過程 分析 本設(shè)計(jì)選擇的是旋轉(zhuǎn)式灌裝機(jī)， 旋轉(zhuǎn)式灌裝機(jī) 在第一 部分 已做過詳細(xì)介紹，這里就不再進(jìn)行介紹 。 灌裝的方式選擇的是等壓灌裝法，等壓法灌裝的工藝過程是： 進(jìn)氣 ， 進(jìn)液回氣 ； 停止進(jìn)液 ； 排除余液 。 正常灌裝流程 （ 1） 按下 灌裝機(jī)啟動按鈕 （ ） ，傳遞輪子（限位作用，使瓶子以相同間距進(jìn)入灌裝機(jī)）和灌裝機(jī) 啟動（ ）。在灌裝機(jī)啟動的前提下，按下傳送帶 啟動按鈕 （ ），灌裝機(jī)的進(jìn)瓶傳送帶 啟動 （ ），此處作用是為了防止在灌裝機(jī)啟動前便有瓶子進(jìn)入傳送帶，造成擁擠和堆疊，防止送瓶出錯。 梯形圖如圖 所示 。 沈陽理工大學(xué)應(yīng) 用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 17 圖 灌裝機(jī)和傳送帶啟動環(huán)節(jié) （ 2） 瓶子進(jìn)入傳送帶以后，通過傳遞輪子將瓶子等間距送入 瓶 子托盤 升降機(jī)構(gòu) ，當(dāng) 托盤檢測到壓力（ ）以后，托盤活塞給托盤 升降機(jī)構(gòu) 一個壓力， 托盤開始帶著瓶子 上升（ ），最大上升時間為 6S（ tim000）。此過程 即 為圖 中的 T1 汽水 瓶上升環(huán)節(jié) 。 梯形圖如圖 所示。 圖 瓶子隨托盤上升環(huán)節(jié) （ 3） 在托盤上升的 6S 內(nèi)，如果注 液 口 定心 中罩 檢測到壓力（ ），則托盤停止上升， 然后 當(dāng) 6S 時間到時，氣閥打開，開始對瓶子充 CO2， 最大充氣時間為 6S。此過程對應(yīng)圖 中的 T2 充氣環(huán)節(jié)。啟動 充 CO2 的條件有 2 條： （ 1） 托盤上升時間 6S 到；（ 2） 注 液 口 中罩 檢測到壓力?？梢詫?shí)現(xiàn)爆瓶或無瓶不充氣。 梯形圖如圖 所示。 沈陽理工大學(xué)應(yīng) 用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 圖 對瓶內(nèi)充 CO2環(huán)節(jié) （ 4） 當(dāng)最大充氣時間 6S 內(nèi)， 氣 閥檢測到氣壓（ ），則停止充 CO2，在 6S 時液閥 開啟 （ ） ， 開始灌裝。灌裝時間為 6S。啟動 灌裝 的條件有 2 條： （ 1） 最大充氣時間 6S 到； （ 2） 氣閥檢測到瓶子內(nèi)對外的氣壓?？梢詫?shí)現(xiàn)破瓶不灌液。此過程對應(yīng)圖 中的 T3 灌裝環(huán)節(jié)。 梯形圖如圖 所示。 圖 灌裝環(huán)節(jié) （ 5） 灌裝完畢（ tim002）以后，托盤開始下降（ ），下降過程中同時關(guān)閉液閥， 回氣管工作 （ ） ，開啟 排氣和除余液操作。 下降 完畢的瓶子 再轉(zhuǎn)過一定的角沈陽理工大學(xué)應(yīng) 用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 19 度 由傳遞輪子送出，同時瓶子托盤向前繼續(xù)行進(jìn)進(jìn)入下一個循環(huán)。此過程對應(yīng)圖 中的 T4 托盤下降環(huán)節(jié)。 圖 排氣除 余液環(huán)節(jié) 灌裝 出現(xiàn)次品 的流程 （ 1） 次品 為爆瓶時 （ 接正常灌裝流程的 （ 2） 步驟 ） 當(dāng)最大托盤時間上升 6S 到時， 注 液 口 定心中罩沒檢測到壓力（瓶子為爆瓶，高度不足），則托盤開始下降（ ），同時 次品提示燈亮，托盤下降的時間為 6S（ tim005）。下降完畢托盤等待進(jìn)入下一次循環(huán)。同時次品檢出器啟動。（詳見下方次品撿出器的