【導(dǎo)讀】PLC是以微處理器為核心的工業(yè)控制裝置，機(jī)電一體化、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面得到普遍應(yīng)用。本文詳細(xì)論述了飲料灌裝機(jī)控。飲料的質(zhì)量和產(chǎn)量的提高都具有深遠(yuǎn)的意義。利用PLC控制飲料灌裝生產(chǎn)過程，可有效提高灌裝生產(chǎn)效率，并顯著增加控制系統(tǒng)的可靠性和柔性。幾年前，自動(dòng)化技術(shù)只占包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的30%，現(xiàn)在已占50%以上，械完成復(fù)雜動(dòng)作的能力?；燃夹g(shù)有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成實(shí)用的飲料灌裝生產(chǎn)線模擬系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)鑒于PLC可靠性高、耐惡劣環(huán)境能力強(qiáng)、使用極為方便三大特點(diǎn)，了設(shè)備的柔性和靈活性。：利用STEP7軟件編制出相應(yīng)的梯形圖程序。

　　

【正文】 藍(lán)寶石作為半導(dǎo)體敏感元件，具有無與倫比的計(jì)量特性。 藍(lán)寶石系由單晶體絕緣體元素組成 ，不會(huì)發(fā)生滯后、疲勞和蠕變現(xiàn)象；藍(lán)寶石比硅要堅(jiān)固，硬度更高，不怕形變；藍(lán)寶石有著非常好的彈性和絕緣特性（ 1000 OC 以內(nèi)），因此，利用硅 藍(lán)寶石制造的半導(dǎo)體敏感元件，對(duì)溫度變化不敏感，即使在高溫條件下，也有著很好的工作特性；藍(lán)寶石的抗輻射特性極強(qiáng)；另外，硅 藍(lán)寶石半導(dǎo)體敏感元件，無 pn 漂移，因此，從根本上簡(jiǎn)化了制造工藝，提高了重復(fù)性，確保了高成品率。 用硅 藍(lán)寶石半導(dǎo)體敏感元件制造的壓力傳感器和變送器，可在最惡劣的工作條件下正常工作，并且可靠性高、精度好、溫度誤差極小、性價(jià)比高。 表壓壓力傳感器和變送器 由雙膜片構(gòu)成：鈦合金測(cè)量膜片和鈦合金接收膜片。印刷有異質(zhì)外延性應(yīng)變靈敏電橋電路的藍(lán)寶石薄片，被焊接在鈦合金測(cè)量膜片上。被測(cè)壓力傳送到接收膜片上（接收膜片與測(cè)量膜片之間用拉桿堅(jiān)固的連接在一起）。在壓力的作用下，鈦合金接收膜片產(chǎn)生形變，該形變被硅 藍(lán)寶石敏感元件感知后，其電橋輸出會(huì)發(fā)生變化，變化的幅度與被測(cè)壓力成正比。 傳感器的電路能夠保證應(yīng)變電橋電路的供電，并將應(yīng)變電橋的失衡信號(hào)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的電信號(hào)輸出（ 05， 420mA 或 05V）。在絕壓壓力傳感器和變送器中，藍(lán)寶石薄片，與陶瓷基極玻璃焊料連接在一起，起到 了彈性元件的作用，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變片形變，從而達(dá)到壓力測(cè)量的目的。 壓電壓力傳感器原理與應(yīng)用 壓電傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石英（二氧化硅）是一種天然晶體，壓電效應(yīng)就是在這種晶體中發(fā)河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 29 現(xiàn)的，在一定的溫度范圍之內(nèi)，壓電性質(zhì)一直存在，但溫度超過這個(gè)范圍之后，壓電性質(zhì)完全消失（這個(gè)高溫就是所謂的“居里點(diǎn)”）。由于隨著應(yīng)力的變化電場(chǎng)變化微小（也就說壓電系數(shù)比較低），所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數(shù)，但是它只能在室溫和濕度比較 低的環(huán)境下才能夠應(yīng)用。磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受高溫和相當(dāng)高的濕度，所以在一起）。在壓力的作用下，鈦合金接收膜片產(chǎn)生形變，該形變被硅 藍(lán)寶石敏感元件感知后，其電橋輸出會(huì)發(fā)生變化，變化的幅度與被測(cè)壓力成正比。 現(xiàn)在壓電效應(yīng)也應(yīng)用在多晶體上，比如壓電陶瓷，包括鈦酸鋇壓電陶瓷、 PZT、鈮酸鹽系壓電陶瓷、鈮鎂酸鉛壓電陶瓷等等。 壓電效應(yīng)是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測(cè)量，因?yàn)榻?jīng)過外力作用后的電荷，只有在回路具有無限大的輸入阻抗時(shí)才得到保存。實(shí)際的情況不是這樣的，所以這決定了壓電傳感器只 能夠測(cè)量動(dòng)態(tài)的應(yīng)力。 壓電傳感器主要應(yīng)用在加速度、壓力和力等的測(cè)量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計(jì)。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)異的特點(diǎn)。壓電式加速度傳感器在飛機(jī)、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動(dòng)和沖擊測(cè)量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位。壓電式傳感器也可以用來測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒壓力的測(cè)量與真空度的測(cè)量。也可以用于軍事工業(yè)，例如用它來測(cè)量槍炮子彈在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。它既可以用來測(cè)量大的壓力，也可以用來測(cè)量微小的壓力。 壓 電式傳感器也廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)測(cè)量中，比如說心室導(dǎo)管式微音器就是由壓電傳感器制成的，因?yàn)闇y(cè)量動(dòng)態(tài)壓力是如此普遍，所以壓電傳感器的應(yīng)用就非常廣泛。 選用稱重傳感器 DJWX08， DJWX08 這個(gè)型號(hào)的稱重傳感器外形結(jié)構(gòu)是單點(diǎn)式的，是目前用于稱重使用行業(yè)最多的一種結(jié)構(gòu)其測(cè)量精度等級(jí)較高，可以達(dá)到 %的，特點(diǎn)及外形如圖 23 所示。 其在使用安裝方式屬于一端固定一端受力，這樣安裝方式也叫適應(yīng)于稱重的整體結(jié)構(gòu)以上是稱重傳感器的選型原因。 生產(chǎn)廠家：上海狄佳傳感科技有限公司 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 30 根據(jù)我們飲料的重量以及經(jīng)濟(jì)實(shí)用性等綜 合考慮選用： 液位傳感器 用靜壓測(cè)量原理：當(dāng)液位變送器投入到被測(cè)液體中某一深度時(shí)，傳感器迎液面受到的壓力公式為： Ρ = ρ . + Po 式中： P ：變送器迎液面所受壓力 ρ ：被測(cè)液體密度 g ：當(dāng)?shù)刂亓铀俣? Po ：液面上大氣壓 H ：變送器投入液體的深度 同時(shí)，通過導(dǎo)氣 不銹鋼將液體的壓力引入到傳感器的正壓腔，再將液面上的大氣壓 Po 與傳感器的負(fù)壓腔相連，以抵消傳感器背面的 Po ， 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 31 使傳感器測(cè)得壓力為： ρ . ，顯然 , 通過測(cè)取壓力 P ，可以得到液位深度。 功能特點(diǎn)： ◆ 穩(wěn)定性好，滿度、零位長(zhǎng)期穩(wěn)定性可達(dá) %FS/ 年。在補(bǔ)償溫度 0 ～ 70 ℃ 范圍內(nèi)，溫度飄移低于 %FS ，在整個(gè)允許工作溫度范圍內(nèi)低于 %FS 。 ◆ 具有反向保護(hù)、限流保護(hù)電路，在安裝時(shí)正負(fù)極接反不會(huì)損壞變送器，異常時(shí)送器會(huì)自動(dòng)限流在 35MA 以 內(nèi)。 ◆ 固態(tài)結(jié)構(gòu)，無可動(dòng)部件，高可靠性，使用壽命長(zhǎng)。 ◆ 安裝方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)耐用。 主要技術(shù)參數(shù)： 工藝 : 擴(kuò)散硅 陶瓷電容 藍(lán)寶石 電容任選。分體式一體式可選，量程 : ，輸出 : 420mA (2 線制 )供電 : 推薦 24VDCCBM2100/CBM2700 投入式靜壓液位計(jì) 可靠防腐并帶有 陶瓷測(cè)量單元的探頭，用于凈水、污水及鹽水的物位測(cè)量。 選用的佳樂 VP03EP，工作方式如圖： 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 32 接 近開關(guān) 接近開關(guān)有兩線制和三線制之區(qū)別，三線制接近開關(guān)又分為NPN 型和 PNP 型，它們的接線是不同的。 兩線制接近開關(guān)的接線比較簡(jiǎn)單，接近開關(guān)與負(fù)載串聯(lián)后接到電源即可。 接近開關(guān)的負(fù)載可以是信號(hào)燈、繼電器線圈或可編程控制 器PLC 的數(shù)字量輸入模塊。 SN04Y 交流二線式方形接近開關(guān)，感應(yīng)距離 4mm,交流 90~250V供電。請(qǐng)見圖 31 所示： 圖 31 接近開關(guān)接線圖 原件明細(xì)表 表 24 原件明細(xì)表 符號(hào) 名稱 型號(hào) 數(shù)量 M1 主傳送帶電動(dòng)機(jī) Y132M4 1 M2 次品傳送帶電動(dòng)機(jī) Y90S4 1 M3 灌裝 裝置電動(dòng)機(jī) Y90S4 1 FR13 熱繼電器 JR1010 3 QF15 斷路器 NS100N 5 PLC 可編程控制器 CPU 224 CN AC/DC/RLY 1 X1 光電傳感器 EDA2DNAYL 2 X2 稱重傳感器 DJWX08 1 X3 液位傳感器 VP03EP 2 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 33 X4 電磁閥 VT3174G02 2 X5 直線氣缸 NSAL 32*125 3 X6 氣爪 NHZA216S 1 HL 指示燈 AD16 1 第三章 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)原理圖 圖 32 系統(tǒng)原理圖 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 34 系統(tǒng)流程圖 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 35 I/O 分配表 表 31 I/O 分配表 輸出 輸出 符號(hào) 地址 備 注 符號(hào) 地址 備注 SB1 啟動(dòng) KA1 M1 電機(jī) SB2 停止 KA2 M2 電機(jī) SB3 手動(dòng)清零 KA3 M3 電機(jī)、電磁閥 1 KS1 光電傳感器 KA4 汽缸 1 KS2 上限位液位傳感器 KA5 汽缸 2 KS3 下限位液位傳感器 KA6 汽缸 3 KP 壓力傳感器 KA7 灌水電磁閥、指示燈 KS4 位置傳感器 1 KA8 汽缸 4 KS5 位置傳感器 2 KS6 位置傳感器 3 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 36 KS7 光電傳感器 2 注：汽缸 1， 2， 3 分別控制夾緊裝置的下降，夾緊，灌裝頭下降，汽缸 4 控制次品推動(dòng)裝置。 梯形圖 按下啟動(dòng)按鈕，正品傳送帶和次品傳送帶運(yùn)行。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 37 光電傳感器檢測(cè)空瓶時(shí)，主傳送帶電機(jī)停止，汽缸 1 運(yùn)行（夾緊裝置下降 當(dāng)光電傳感器檢測(cè)到空瓶時(shí)，總計(jì)數(shù)器加 1。按下手動(dòng)清零，計(jì)數(shù)器清零。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 38 C0 計(jì)數(shù)到 10000 時(shí)， C1 計(jì)數(shù)加 1（由于控制要求要求計(jì)數(shù)到99999999，但每個(gè)計(jì)數(shù)器只能計(jì)數(shù) 32767，所以使用此方法以便達(dá)到要求）。 位置傳感器 1 檢測(cè)到信號(hào)，汽缸 2 啟動(dòng)（灌水裝置夾緊）。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 39 位置傳感器 2 檢測(cè)到信號(hào)，汽缸 3 啟動(dòng)（灌裝頭下降）。 位置傳感器 3 檢測(cè)到信號(hào)，開始向飲料瓶灌水，同時(shí)報(bào)警，灌水時(shí)間為 5S。 5 秒后主傳送帶重新啟動(dòng)，汽缸 3 停止。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 40 飲料儲(chǔ)液缸液體到達(dá)下限位是開始向飲料儲(chǔ)液缸添加飲料。 光電傳感器 2 檢測(cè)到有瓶子通過時(shí)推桿啟動(dòng) 1 秒。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 41 光電傳感器檢測(cè)到瓶子總瓶 +1，汽缸推動(dòng)一個(gè)次品的時(shí)候總瓶 1，得出的是正品數(shù)。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 42 致謝詞 在本次論文設(shè)計(jì)過程中，得到了韓昱老師的大力支持及幫助，感謝老師給了我學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，在學(xué)習(xí)中，老師從選題指導(dǎo)、論文框架到細(xì)節(jié)修改，都給予了細(xì)致的指導(dǎo)，提出了很多寶貴的意見與建議，老師以其嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風(fēng)和大膽創(chuàng)新的進(jìn)取精神對(duì)我產(chǎn)生重要影響。她淵博的知識(shí)、開闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪。這篇論文是在韓老師的精心指導(dǎo)和大力支持下才完成的。 感謝所有授我以業(yè)的老師，沒有這些年知識(shí)的積淀 ，我沒有這么大的動(dòng)力和信心完成這篇論文。感恩之余，誠(chéng)懇地請(qǐng)各位老師對(duì)我的論文多加批評(píng)指正，使我及時(shí)完善論文的不足之處。 謹(jǐn)以此致謝最后，我要向百忙之中抽時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行審閱的各位老師表示衷心的感謝。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 43 參考文獻(xiàn) [1]李道霖．電氣控制與 PLC 原理及應(yīng)用 [M]．電子工業(yè)出版社， 2021 [2]孫海維． SIMATIC 可編程控制器及應(yīng)用 [M]．機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [3]廖常初．可編程控制應(yīng)用技術(shù) [M]．重慶大學(xué)出版社， 2021 [4]馮立明．電鍍工藝與設(shè)備化學(xué) [M]．北京工業(yè)出版社， 2021 [5]孫平．可編程控制器原理及應(yīng)用 [M]．高等教育出版社， 2021 [6]陽憲惠 .基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡(jiǎn)介 [ ,1998,25（ 4） [7]王衛(wèi)兵 .PLC 系統(tǒng)通信 !擴(kuò)展與網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù) =M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 , [8]滿慶豐 .CAN 總線的發(fā)展與應(yīng)用 [ ,1994,(12) [9]邱公偉 .可編程控制器網(wǎng)絡(luò)通信及應(yīng)用 = :清華大學(xué)出版社 ,1991 [10]鐘肇新等 .可編程序控制器入門 (57 一 200)=M}.華南理工大學(xué)出版社 , [11]張萬忠 .可編程控制器應(yīng)用技術(shù)實(shí)例指導(dǎo) =M.北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 ,2021 [12]王衛(wèi)兵 .PLC 可編程控制器原理及應(yīng)用 = :機(jī)械工業(yè)出版社 , [13]郭宗仁等 .可編程序控制器及其通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù) IM:.北京 :人民郵電出版社 , [14]西門子 PLC 與計(jì)算機(jī)間的通信程序設(shè)計(jì) [J].國(guó)外電子元器件 ,(8) [15]任俊杰 ,蘇秀麗 ,劉澤祥 .基于 SIMATICS7PLC 的分布式控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) [J].微機(jī)算機(jī)信息 (測(cè)控自動(dòng)化 ),(6):44 一 46