【正文】 同時次品檢出器啟動。 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)行進進入下一個循環(huán)?？梢詫崿F(xiàn)破瓶不灌液。 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。 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 16 表 系統(tǒng) I/O 明細表 輸入地址 輸入設(shè)備 輸出地址 輸出設(shè)備 00000 灌裝機和傳遞輪子 啟動按鈕 01002 傳遞輪子與灌裝機 啟動 00001 傳送帶 啟動按鈕 01003 進瓶 傳送帶 啟動 00002 灌裝機瓶子托盤壓力檢測 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 進料閥門 打開 01012 回氣管 啟動 01013 壓蓋 機啟動 01014 包裝 機啟動 工作過程 分析 本設(shè)計選擇的是旋轉(zhuǎn)式灌裝機， 旋轉(zhuǎn)式灌裝機 在第一 部分 已做過詳細介紹，這里就不再進行介紹 。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、外部輸出點同時接通的影響、選擇輸出方式等。系統(tǒng)中計數(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。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)計的定時器就是利用此功能，實現(xiàn)了定時器的自復(fù)位功能。 功能： 瓶子 通過 傳遞 輪 子 進入灌裝機，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 。對于瓶的升降機構(gòu)的要求是：運行平穩(wěn)、迅速、準(zhǔn)確、安全可靠、結(jié)構(gòu)簡單。 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?，為了減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。 （ 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)備的精度易達到，同時維修方便。 汽水 灌裝 機 控制系統(tǒng)的 控制環(huán)節(jié)采用上位機和下位機組成，下位機直接控制 汽水 灌裝 機 控制系統(tǒng) 中各個 設(shè)備的工作運行，上位機負責(zé)對系統(tǒng)的工作運行的狀況進行監(jiān)視，其中上位機通過 COM 端口用 RS232 與 PLC 相連進行通信的 ， 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]。 CPM2A 是 CPM1A 之后的另一系列機型。 PLC 型號的選擇 本設(shè)計選用 OMRON 公司的 CPM2A 型 PLC。 （ 3） 適應(yīng)性好： PLC 產(chǎn)品在抗電磁、噪聲干擾、有害廢氣的腐蝕、高溫、粉塵等惡劣條件有很高的能力。目前，沈陽理工大學(xué)應(yīng) 用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 11 可編程控制器已成為工廠自動化的強有力工具，得到了廣泛的普及推廣應(yīng)用。 國際電工委員會（ IEC）頒布的可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案中對可編程控制器作了如下的定義：可編程控制器是一種數(shù)字運算操 作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。提出 PLC 概念的是美國通用汽車公司。 沈陽理工大學(xué)應(yīng) 用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 9 開 開開 開 開 開 開開 開 開 開 開 開 開開 開 開 開開 開 開 C O2開 開開 開 開 開開 開 開 開 開 開 開NNY開 開 開 開開 開 開 開 開 開 開 開 開開 開 開 開 開 開開 開N開 開 開 開 開 開開 開 開 1開 開 開 2開 開開 開 開 開開 開 開 開開 開 開 開 開 開 ?6 S 開 開 開 開 開 開 開 開 ?6 S 開 開 開 開 開 開 開 ?YN6 S 開 開 開 ?開 開 開 開 開 開開 開 開 C O2YN6 S 開 開 開 ?6 SYY開 開 開 開 開 開 開 圖 系統(tǒng)設(shè)計流程圖 沈陽理工大學(xué)應(yīng) 用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 3 汽水 灌裝 機 控制 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 PLC 的選型 選擇 PLC 控制的原因 可編程控制器是以微處理器為核心的專用計算機，是專為工廠現(xiàn)場應(yīng)用環(huán)境設(shè)計的，利用它面向用戶的編程語言，不僅能實現(xiàn)邏輯控制，還能實現(xiàn)各種順序和定時控制以及復(fù)雜的閉環(huán)控制 ；利用它內(nèi)部大量的輔助繼電器可以實現(xiàn)無觸點控制；利用它控制可靠性高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強、在惡劣環(huán)境下能長時間不間斷運行、編程容易且維護工作量小、還配有通訊接口和各種模塊 的特點，可以把它作為下位機放在自動生產(chǎn)線的工作現(xiàn)場完成各種控制任務(wù)。 設(shè)計的 灌裝過程是： 洗瓶機將瓶子的里外洗凈并經(jīng)檢查后，由傳送帶送入自動灌裝機的限位機構(gòu)，根據(jù)規(guī)定 的要求按一定的距離排列好， 限位機構(gòu) 準(zhǔn)確地將瓶送入瓶的升降機構(gòu)。 同時生產(chǎn)線上的各種檢測狀態(tài)傳感器全部接入到 PLC 中，由 PLC 根據(jù)傳感器的檢測狀態(tài)通過編制好的程序控制整個系統(tǒng)工作。采用可編程控制器 (PLC)作為控制系統(tǒng)的主控制元件，傳感器作為檢測元件構(gòu)成生產(chǎn)、控制系統(tǒng)。在往貯液缸輸送液沈陽理工大學(xué)應(yīng) 用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 7 體之前，先往貯液缸內(nèi)通入壓縮氣體（無菌空氣或 CO2，使貯液缸的氣室保持一定的壓力（ 0. 1 ~0. 9MPa ），該氣體壓力必須等于或稍高于液體物料中 CO2 溶解量的飽和壓力，使飲料中的 CO2 溶解。采用真空法其灌裝閥的結(jié)構(gòu)較簡單， 液漏損失小。 灌裝方式的確定 灌裝方式的選擇 ，除了考慮液體本身的工藝性能如粘度、重度、含氣性、揮發(fā)性外，還必須考慮產(chǎn)品的工藝要求、灌裝機的機械結(jié)構(gòu)等綜合因素。有時也可用于汽水一類軟飲料的灌裝，這時靠汽水本身的氣壓直接灌入 未 經(jīng)充氣等壓的瓶內(nèi)，從而提高了灌裝速度，形成的泡沫因汽水中無膠體尚易消失，對灌裝質(zhì)量有一定影響 [7]。 沈陽理工大學(xué)應(yīng) 用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 （ b） 重力真空式 即貯液箱內(nèi)處于 真空，包裝容器首先抽氣使之形成與貯液箱內(nèi)相等的真空，隨后液料依靠自重流進包裝容器內(nèi)，因結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，國內(nèi)較少用。 （ 2） 等壓法 等壓法也稱壓力重力式灌裝法，即在高于大氣壓的 條件下，首先對包裝容器充氣，使之形成與貯液箱內(nèi)相等的氣壓，然后再依靠被灌液料的自重流進包裝容器內(nèi)。 沈陽理工大學(xué)應(yīng) 用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 5 I： 定量灌裝 ， Ⅱ ： 上蓋 ， Ⅲ ： 將蓋擰緊 ， Ⅳ ： 貼商標(biāo) ， Ⅴ ： 待裝盒裝箱 1： 推瓶板 ， 2： 限位撥盤 ， 3， 11， 13： 傳送帶 ， 4： 傳送盤 ， 5： 瓶子 ， 6： 上蓋機構(gòu) ， 7： 料斗 ， 8： 擰緊機構(gòu) ， 9： 商標(biāo)盒 ， 10： 漿糊盒 ， 12： 推料板 ， 14： 貯液箱 ， 15： 灌裝管 圖 直線灌裝機工作原理圖 這種灌裝機相對旋轉(zhuǎn)灌裝機來講 ， 結(jié)構(gòu)比較簡單 ， 制造方便 ， 但占地 面積比較大 ，而且是間歇運動 ， 生產(chǎn)能力的提高也受到一定限制 ， 因此一般只用于無汽液料類的灌裝，局限性較大。 沈陽理工大學(xué)應(yīng) 用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 1 灌裝控制 系統(tǒng) 總體介紹 灌裝機的主要類型 按灌裝瓶的主要運動形式分 類 旋轉(zhuǎn)型灌裝機 待灌瓶由傳送系統(tǒng) （ 一般經(jīng)洗瓶機由輸送帶輸入 ） 或人工送入灌裝機進瓶機構(gòu) ， 瓶子由灌裝機轉(zhuǎn)盤帶動繞主立軸旋轉(zhuǎn)運動進行連續(xù)灌裝 ， 轉(zhuǎn)動近一周時瓶子己灌滿 ， 然后由轉(zhuǎn)盤送入壓蓋機進行壓蓋 ， 如圖 所示 。實施監(jiān)控后，值班人員坐在控制室就可以隨時了解整個 汽水灌裝 機 控制系統(tǒng) 的運行情況，從以往人工操作、實時觀察中解脫出來。通過監(jiān)控系統(tǒng)，可以對生產(chǎn)線中各設(shè)備的運行情況進行周密監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)異常，立即進行報警或停機，把事故控制在最小的范圍內(nèi)，從而提 高運行的可靠性。我國的飲料包裝設(shè)備在許多方面采用了 PLC，并取得了非常好的效果，但 仍有許多不足與欠缺。 （ 2） PLC 在工業(yè)中的應(yīng)用 情況 PLC （ Programmable Logical Controller，可編程序邏輯控制器 ） 是以微處 理 器為基礎(chǔ)，綜合了計算機和自動化技術(shù)而開發(fā)的新一代工業(yè)控制裝置，按照 IEC（ 國際電工協(xié)會 ） 國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)定義是，可編程序控制器又稱 PC 或 PLC，它是以微型計算機為基礎(chǔ)的一種為用于工業(yè)環(huán)境而設(shè)計的數(shù)字式電子系統(tǒng)，這種系統(tǒng)用可編程序存儲面向用戶指令的內(nèi)部寄存器，完成規(guī)定的功能，如 ： 邏輯、順序、定時、計數(shù)、數(shù)字運算、數(shù)據(jù)處理等，通過數(shù)字量的輸入、輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。灌裝機械工業(yè)發(fā)展迅速，那時灌裝的速度取決于人工將瓶子對準(zhǔn)灌裝閥，等待 瓶子灌裝完畢所需的時間。而液態(tài)產(chǎn)品的包裝在包裝行業(yè)中占有很大比例，這是由于液體包裝涉及的行業(yè)廣泛、品種繁多，如飲料方面的汽水、果汁、牛奶、礦泉水、蒸餾水、啤酒、果酒等；調(diào)味品方面的醬油、醋、味精液、果醬等；藥品方面的針劑、糖漿、酊劑、氣霧劑等；農(nóng)藥乳劑、化工產(chǎn)品的各種瓶裝、化妝品等，要滿足日益增長的液體產(chǎn)品的需要，就應(yīng)大力發(fā)展液體產(chǎn)品的包裝 技術(shù) 。