【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(gè) 設(shè)備的工作運(yùn)行，上位機(jī)負(fù)責(zé)對(duì)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(guò) 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(dòng)﹑停止按鈕以及各個(gè)限位開(kāi)關(guān)通過(guò) 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(yáng)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(dòng)原理 旋轉(zhuǎn)型自動(dòng)灌裝機(jī)，所用的動(dòng)力都是電動(dòng)機(jī)，其功率一般在 1~3 千瓦之間，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速通常是很高的 ，而灌裝機(jī)的轉(zhuǎn)速不過(guò)每分鐘幾轉(zhuǎn)，滿(mǎn)足不了灌裝工作的要求，因此，它的傳動(dòng)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(wú)級(jí)變速，但這種傳動(dòng)對(duì)電機(jī)要求很高，必須防塵、防水等，而且價(jià)格也較貴。 對(duì)于旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)傳動(dòng)部分的要求有以下幾點(diǎn)： （ 1） 傳動(dòng)平穩(wěn) 由于主機(jī)完成灌裝任務(wù)是在一個(gè) 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(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)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(shí)維修方便。 另外，在設(shè)計(jì) 傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)考慮到安裝、調(diào)試、保養(yǎng)的方便性，要滿(mǎn)足人體工程學(xué)的要求，給工人帶來(lái)方便，要盡量縮短維修時(shí)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(dòng)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(pán)升降機(jī)構(gòu)托瓶臺(tái)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(wèn)題是瓶的連續(xù)輸送和瓶的定時(shí)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(shí)設(shè)法在鏈帶上加些肥皂水，以便潤(rùn)滑。 由 洗瓶機(jī)出來(lái)的瓶子由輸送帶送來(lái)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(gè)地保持適當(dāng)?shù)拈g距送進(jìn)灌裝機(jī)，目前瓶子的定時(shí)送給一般采用分件供送螺桿或拔盤(pán)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(lái)的瓶子必須根據(jù)灌裝工作過(guò)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(mǎn)的瓶子下降到規(guī)定的位置，以便沈陽(yáng)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(dòng)作是由瓶的升降機(jī)構(gòu)完成的。對(duì)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(jiǎn)單。 灌裝 閥的功能 灌裝閥是自動(dòng)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(dòng)的通道，保證灌裝工藝過(guò)程的順利進(jìn)行。 本設(shè)計(jì)中采用氣動(dòng)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(guò) 傳遞 輪 子 進(jìn)入灌裝機(jī)，接著瓶子沿著瓶子托盤(pán)開(kāi)始上升，直到瓶口卡入定心罩，定心罩將罐對(duì)中并預(yù)壓密封， 然后開(kāi)啟氣閥對(duì)瓶?jī)?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(guò)這道程序，使 汽水 在 灌裝過(guò)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(shí) ， 液閥彈簧自動(dòng)打開(kāi)液門(mén) ， 完成灌裝 ， 此種閥的優(yōu)點(diǎn)是不僅能保證碎瓶時(shí)不漏液 ， 還能保證瓶上有孔洞的破瓶及充氣不足時(shí)不漏液 ， 使灌裝能夠穩(wěn)定進(jìn)行 [5]。 沈陽(yáng)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(shí)器指令（ TIM） 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用了 十 個(gè)定時(shí)器，用來(lái) 控制 瓶 子在灌裝機(jī)內(nèi)各個(gè)部分的 計(jì)時(shí)工作，當(dāng)定時(shí)器的輸入端為從 “ OFF” 變?yōu)?“ ON” 時(shí)，定時(shí)器開(kāi)始工作，直到計(jì) 時(shí)到計(jì)數(shù)器所設(shè)定值，計(jì)時(shí)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(shí)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(shí)器就是利用此功能，實(shí)現(xiàn)了定時(shí)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(gè)計(jì)數(shù)器， 用來(lái)進(jìn)行 加 數(shù)操作，當(dāng)計(jì)數(shù)輸入端（ CP）信號(hào)從“ OFF”、 變?yōu)?“ ON” 時(shí)，計(jì)數(shù)值 加 1，此時(shí)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(shí) ，計(jì)數(shù)器為 “ ON” ；當(dāng)計(jì)數(shù)復(fù)位端（ R）為 “ ON” 時(shí)，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(shí) 則對(duì)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(shí)來(lái)到時(shí)，復(fù)位輸入優(yōu)先。系統(tǒng)中計(jì)數(shù)器指令與定時(shí)器指令的編號(hào)不能重復(fù)使用，兩者數(shù)量和為 512 個(gè)。 可編程序控制器 I/O 分配 開(kāi)關(guān)量 I/O 模塊的選擇 ： 開(kāi)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(duì)PLC 的應(yīng)用范圍會(huì)產(chǎn)生影響，選擇時(shí)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(wú)源輸入信號(hào)例如按鈕、行程開(kāi)關(guān)等，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)與 PLC 的距離 遠(yuǎn)近來(lái)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(hào)隔離、轉(zhuǎn)換為外部所需的輸出信號(hào)，以驅(qū)動(dòng) PLC 的外部負(fù)載。在選擇時(shí)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(shí)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(wèn)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(shí)，要特別注意不要產(chǎn)生地址沖突的錯(cuò)誤。設(shè)計(jì)本控制系統(tǒng)共使用了 9 個(gè)輸入點(diǎn)，13 個(gè)輸出點(diǎn)， I/O 分配如表 所示 [4]。 沈陽(yáng)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(dòng)按鈕 01002 傳遞輪子與灌裝機(jī) 啟動(dòng) 00001 傳送帶 啟動(dòng)按鈕 01003 進(jìn)瓶 傳送帶 啟動(dòng) 00002 灌裝機(jī)瓶子托盤(pán)壓力檢測(cè) 器 01004 瓶子托盤(pán) 上升 00003 定心中罩 壓力檢測(cè)器 01005 氣閥 打開(kāi) 00004 氣閥 氣壓 檢測(cè)器 01006 灌裝 閥 打開(kāi) 00005 系統(tǒng)停止 按鈕 01007 瓶子托盤(pán)下降 00006 次品撿出器壓力檢測(cè) 器 01008 次品提示 燈 亮 00007 最低液壓力檢測(cè) 器 01009 次品撿出器 啟動(dòng) 00008 最高液壓力檢測(cè) 器 01010 次品 傳送帶 啟動(dòng) 01011 進(jìn)料閥門(mén) 打開(kāi) 01012 回氣管 啟動(dòng) 01013 壓蓋 機(jī)啟動(dòng) 01014 包裝 機(jī)啟動(dòng) 工作過(guò)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(guò)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(guò)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(dòng)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(dòng)（ ）。在灌裝機(jī)啟動(dòng)的前提下，按下傳送帶 啟動(dòng)按鈕 （ ），灌裝機(jī)的進(jìn)瓶傳送帶 啟動(dòng) （ ），此處作用是為了防止在灌裝機(jī)啟動(dòng)前便有瓶子進(jìn)入傳送帶，造成擁擠和堆疊，防止送瓶出錯(cuò)。 梯形圖如圖 所示 。 沈陽(yáng)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(dòng)環(huán)節(jié) （ 2） 瓶子進(jìn)入傳送帶以后，通過(guò)傳遞輪子將瓶子等間距送入 瓶 子托盤(pán) 升降機(jī)構(gòu) ，當(dāng) 托盤(pán)檢測(cè)到壓力（ ）以后，托盤(pán)活塞給托盤(pán) 升降機(jī)構(gòu) 一個(gè)壓力， 托盤(pán)開(kāi)始帶著瓶子 上升（ ），最大上升時(shí)間為 6S（ tim000）。此過(guò)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(pán)上升環(huán)節(jié) （ 3） 在托盤(pán)上升的 6S 內(nèi)，如果注 液 口 定心 中罩 檢測(cè)到壓力（ ），則托盤(pán)停止上升， 然后 當(dāng) 6S 時(shí)間到時(shí)，氣閥打開(kāi)，開(kāi)始對(duì)瓶子充 CO2， 最大充氣時(shí)間為 6S。此過(guò)程對(duì)應(yīng)圖 中的 T2 充氣環(huán)節(jié)。啟動(dòng) 充 CO2 的條件有 2 條： （ 1） 托盤(pán)上升時(shí)間 6S 到；（ 2） 注 液 口 中罩 檢測(cè)到壓力?？梢詫?shí)現(xiàn)爆瓶或無(wú)瓶不充氣。 梯形圖如圖 所示。 沈陽(yáng)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(duì)瓶?jī)?nèi)充 CO2環(huán)節(jié) （ 4） 當(dāng)最大充氣時(shí)間 6S 內(nèi)， 氣 閥檢測(cè)到氣壓（ ），則停止充 CO2，在 6S 時(shí)液閥 開(kāi)啟 （ ） ， 開(kāi)始灌裝。灌裝時(shí)間為 6S。啟動(dòng) 灌裝 的條件有 2 條： （ 1） 最大充氣時(shí)間 6S 到； （ 2） 氣閥檢測(cè)到瓶子內(nèi)對(duì)外的氣壓?？梢詫?shí)現(xiàn)破瓶不灌液。此過(guò)程對(duì)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(pán)開(kāi)始下降（ ），下降過(guò)程中同時(shí)關(guān)閉液閥， 回氣管工作 （ ） ，開(kāi)啟 排氣和除余液操作。 下降 完畢的瓶子 再轉(zhuǎn)過(guò)一定的角沈陽(yáng)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(shí)瓶子托盤(pán)向前繼續(xù)行進(jìn)進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。此過(guò)程對(duì)應(yīng)圖 中的 T4 托盤(pán)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(shí) （ 接正常灌裝流程的 （ 2） 步驟 ） 當(dāng)最大托盤(pán)時(shí)間上升 6S 到時(shí)， 注 液 口 定心中罩沒(méi)檢測(cè)到壓力（瓶子為爆瓶，高度不足），則托盤(pán)開(kāi)始下降（ ），同時(shí) 次品提示燈亮，托盤(pán)下降的時(shí)間為 6S（ tim005）。下降完畢托盤(pán)等待進(jìn)入下一次循環(huán)。同時(shí)次品檢出器啟動(dòng)。（詳見(jiàn)下方次品撿出器的