【正文】 最后對機(jī)電教研室所有老師，特別是劉立偉老師表示衷心的感謝。在繪制接線圖和排版校正中，同學(xué)們給予了很多的幫助在此向和自己朝夕相處的同學(xué)表示感謝。 各位老師淵博的專業(yè)知識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，誨人不倦的高尚師德，平易近人的人格魅力對我影響深遠(yuǎn)。也要 感謝 華航機(jī)械系 機(jī)電教研室的老師編寫的優(yōu)秀教材，在我的整個(gè)設(shè)計(jì)中起到了很重要的作用。隨著微電子技術(shù)發(fā)不斷發(fā)展，灌裝機(jī)也會朝著更自動化、柔性化、智能化的方向發(fā)展 。 利用 PLC 控制灌裝 壓 蓋過程，可以提高灌裝機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性，增加企業(yè)的競爭力。 PLC 的控制大大的提高了 灌裝壓蓋機(jī) 的自 動化程度，減少了產(chǎn)品受污染的可能，產(chǎn)品質(zhì)量有了更高的保障。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 21 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 22 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 23 實(shí)驗(yàn)?zāi)M操作 在理論設(shè)計(jì)完成后，為了得到實(shí)踐的檢驗(yàn)，我聯(lián)系了實(shí)驗(yàn)室的老師，選擇用THSMSC 型可編程控制器及單片機(jī)高級實(shí)驗(yàn)裝置來模擬實(shí)驗(yàn)。圖 8 為等壓 灌裝壓蓋機(jī) 的 PLC 接線原理圖。在控制面板上安裝一調(diào)速電位器，將調(diào)速電位器接到變頻器 0～ 10V 輸入點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)電位器器鈕，電機(jī)按變頻器給定頻率運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速。變頻器調(diào)速方法是現(xiàn)代自動控制過程中比較常用的調(diào)速方法， 可以節(jié)約能源、可靠性高、可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，在低頻下能獲得較大的輸出轉(zhuǎn)矩，運(yùn)行平穩(wěn)，在啟動時(shí)對電機(jī)的沖擊小 等優(yōu)點(diǎn) 。上述動作反復(fù)執(zhí)行，實(shí)現(xiàn) 灌裝壓蓋機(jī) 自動理蓋的控制 。 和 ，在移位脈沖的作用下左移， 圖 7 有瓶開閥、無瓶不開閥的移位寄存器狀態(tài)圖 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 19 在 位視 位的值判斷是否清理碎瓶（原理同上）。 灌裝閥被準(zhǔn)確打開，開始灌裝。若瓶子在第 1工位和第 10 工位之間沒有破損，此時(shí) =0（驗(yàn)瓶位有瓶子時(shí)， SQ12 的檢測塊被瓶子頂起， SQ12 沒有輸出信號，所以 =0），那么 =1 和 =0 的非邏輯相與等于 1（ 移位寄存器為 8 位，而灌裝 壓 蓋機(jī)從 SQ10 到 SQ12 有 10個(gè)工位，所以 V100 和 V101 兩個(gè)計(jì)瓶移位寄存器串聯(lián)起來使用。 從第 1工位即 SQ10 所在 位置算起，驗(yàn)瓶位 SQ12 的工位數(shù)是 10，開閥灌裝工位數(shù)是 11，清理碎瓶位的工位數(shù)是 15，驗(yàn)瓶位和清理碎瓶位相差 5 個(gè)工位，這是清理碎瓶電磁閥動作的計(jì)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 “有瓶開閥，無瓶不開閥”的物理實(shí)現(xiàn) 有瓶開閥、無瓶不開閥的邏輯判斷 表如表 3詳見（附圖 4）所示 。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 17 PLC 的連接 外部輸入信號、輸出信號和 PLC 輸入、輸出點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系如表 1 所示。如果在驗(yàn)瓶位檢測到瓶子時(shí)，其下位即開閥灌裝位在瓶子到位時(shí)動作，一個(gè)電磁閥準(zhǔn)確開閥灌裝，否則，電磁閥不動作，灌裝閥不被打開。在螺旋推進(jìn)器部位有一個(gè)檢測接近開關(guān) SQ10，其所在位置是瓶子計(jì)數(shù)的第 1 工位，在機(jī)座下面有接近開關(guān) SQ11，它作為 SQ10 瓶子計(jì)數(shù)的同步信號，作用是將 SQ10 獲得的有無瓶子的信號在移位寄存器中向前移位。 7: 編寫技術(shù)丈件這部分工作包括整理程序清單并保存程序，編寫元件明細(xì)表，繪制電氣原理圖 。 程序連機(jī)調(diào)試可以發(fā)現(xiàn)程序存在的實(shí)際問題和不足，通過調(diào)試和修改后，使程序完全符合控制要求。經(jīng)反復(fù)調(diào)試修改 后 ，使程序基 本滿足控制要求。 模塊化編程思想的應(yīng)用 :我們可以把正反自鎖互鎖轉(zhuǎn)程序封裝成為一個(gè)模塊，正反轉(zhuǎn)點(diǎn)動封裝成為一個(gè)模塊，在 PLC 程序中我們可以重復(fù)調(diào)用該模塊，不但減少編程量，而且減少內(nèi)存占用量 ,有利于大型 PLC 程序的編制 5: 調(diào)試程序 。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 15 對于非重要設(shè)備，可以通過硬件上多個(gè)觸點(diǎn)串聯(lián)后再接入 PLC 輸入端，或者通過 PLC 編程來減少 I/O 點(diǎn)數(shù)，節(jié)約資源。如果必須是雙線圈輸出，可以采用置位和復(fù)位操作（以 S7300為例如 或者 ）。 PLC 各種觸點(diǎn)可以多次重復(fù)使用，無需用復(fù)雜的程序來減少觸點(diǎn)使用次數(shù)。 PLC 程序設(shè)計(jì)的原則是邏輯關(guān)系簡單明了，易于編程輸入，少占內(nèi)存，減少掃描時(shí)間，這是 PLC 編程必須遵循的原則。彼此有關(guān)的輸出器件，如電機(jī)的正 /反轉(zhuǎn)等，其輸出地址應(yīng)連續(xù)安排，如 。 程序中大量使用的內(nèi)部繼電器或者中間標(biāo)志位（不是 I/O 位），也要統(tǒng)一編號，進(jìn)行分配。盡可能把一個(gè)系統(tǒng)、設(shè)備或部件的 I/O 信號集中編址，以利于維護(hù)。 （ 2） PLC 控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)要點(diǎn)。我們建議經(jīng)常采用這種程序設(shè)計(jì)思想，因?yàn)楦髂K具有相對獨(dú)立性，相互連接關(guān)系簡單，程序易于調(diào)試修改。 模塊化程序 :把一個(gè)總的控制目標(biāo)程序分成多個(gè)具有明確子任務(wù)的程序模塊，分別編寫和調(diào)試，最后組合成一個(gè)完成總?cè)蝿?wù)的完整程序。 基本程序 :既可以作為獨(dú)立程序控制簡單的生產(chǎn)工藝過程，也可以作為組合模塊結(jié)構(gòu)中的單元程序 。 （ 1） PLC 控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)思想。 程序設(shè)計(jì)的質(zhì)量關(guān)系到系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。若有遠(yuǎn)程擴(kuò)展配置，是 接終端還是接模塊； 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 14 （ 6） 是否有特殊控制要求，如高速計(jì)數(shù)器、位控及運(yùn)動控制單元、溫度單元、凸輪定位器 PID 單元、語音單元等； （ 7） 對輸人、輸出單元及內(nèi)存容量等應(yīng)考慮一定的冗余配置，以備擴(kuò)展。根據(jù)所選用的電器或元件的類型和數(shù)量，計(jì)算所需 PLC 的輸人 /輸出點(diǎn)數(shù)，并參照其他要求選擇合適的 PLC 機(jī)型。 3: 確定輸入 /輸出元件和 PLC 機(jī)型 。 2: 確定系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 。各控制對象的動作順序，相互之間的約束關(guān)系等，使用流程圖表示會顯得更加明確 。另外要注意哪些愛齋要監(jiān)控、報(bào)警、顯示，是否需要故障診斷，需要哪些保護(hù)措施等。了解機(jī)械運(yùn)動部件的馭動方式，是液壓、氣動還是電動，運(yùn)動部 件與各電氣執(zhí)行元件之間的聯(lián)系 。哪些信號需輸出 PLC 外部，通過什么執(zhí)行元件去驅(qū)動負(fù)載 。 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般包括下面幾個(gè)基本步驟 : 1: 確定控制對象和控制范圍 。 (5)梯形圖中各編程元件的常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn) 均可以無限多次地使用 。邏輯解算是按梯形圖中從上到下、從左到右的順序進(jìn)行的。在分析梯形圖的邏輯關(guān)系時(shí)，為了借用繼電器電路的分析方法，可以想象左右兩側(cè)母線之間有一個(gè)左正右負(fù)的直流電源電壓，當(dāng)圖中的觸點(diǎn)接通時(shí)，有一個(gè)假想的“概念電流”或“能流（ Power flow）”從左到右流動，這一方向與執(zhí)行用戶程序時(shí)的邏輯運(yùn)算的順序是一致的。梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn)，很容易被工廠熟悉繼電器控制的電氣人員掌握，特別適用于開關(guān)量邏輯控制，主要特點(diǎn)如下： (1)可編程控制器梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱 ，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器等，但是它們不是真實(shí)的物理繼電器（即硬件繼電器），而是在軟件中使用的編程元件每一編程元件與可編程序控制器存儲器中元件映像寄存器的一個(gè)存儲單元相對應(yīng)。 PLC 編程語言 現(xiàn)代的可編程控制器一般備有多種編程語言，供用戶使用。在此期間， CPU 按照 I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在 I/O 映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在 I/O 映象區(qū)或系統(tǒng)RAM 存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 12 下面的梯 形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。 (二 ) 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段， PLC 總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序 (梯形圖 )。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化， I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。 (一 ) 輸入采樣階段 在輸入采樣階段， PLC 以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入 I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。這樣在對于 I/O 響應(yīng)要求不高的場合， PLC 與繼電器控制裝置的處理結(jié)果上就沒有什么區(qū)別了。這樣不僅加快了程序執(zhí)行的速度，而且使控制系統(tǒng)與外界隔開，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。 PLC 工作時(shí)，將采集到的輸入信號狀態(tài)存放在輸入映像區(qū)對應(yīng) 的位上，運(yùn)算結(jié)果存放到輸出映像區(qū)對應(yīng)的位上， PLC在執(zhí)行用戶程序是所需描述輸入繼電器的等效觸頭或輸出繼電器的等效觸頭、等效線圈狀態(tài)的數(shù)據(jù)取用于 I/O 映像區(qū)，而不直接與外部設(shè)備發(fā)生關(guān)系。 在 PLC 存儲器內(nèi)開辟了 I/O 映像存儲區(qū)，用于存放 I/O 信號的狀態(tài)，分別稱為輸入映像寄存器和輸出映像寄存器，此外PLC 其他編程元件也有相應(yīng)的映像存儲器，稱為元件映像寄存器。 圖 6 DGP16/6 等壓 灌裝壓蓋機(jī) 開 閥 機(jī)構(gòu)示 意圖 控制原理部分 PLC 的工作原理 最初研制生產(chǎn)的 PLC 主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的由繼電器接觸器構(gòu)成的控制裝置，但這兩者的運(yùn)行方式是不相同的： 繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運(yùn)行的方式，即如果這個(gè)繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器所有的觸點(diǎn) (包括其常開或常閉觸點(diǎn) )在繼電器控制線路的哪個(gè)位置上都會立即同時(shí)動作。當(dāng)在進(jìn)瓶處檢測到有瓶時(shí)，信號送 PLC處理，當(dāng)瓶子到灌裝工位時(shí)，自動接通一電磁閥，氣路被自動打開，壓縮空氣進(jìn)入到氣缸 9的內(nèi)部，活塞桿 8向上伸出，使得滑塊 1向上傾斜一小角度，此時(shí)，北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 10 灌裝閥的扳機(jī)正從滑塊 1 的上部經(jīng)過，扳機(jī)被轉(zhuǎn)動一小角度將灌裝閥的氣門打開，灌裝閥開始灌裝工作。圖 6 是 DGP16/6等壓 灌裝壓蓋機(jī) 開閥機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。先松開防護(hù)罩下四根支柱上的螺母，然后調(diào)整到相應(yīng)的高度后再鎖緊，一般為泄壓板與灌裝閥的泄壓閥排氣塞的高度一致。調(diào)整灌裝缸高度的方法是：在停機(jī)的情況下，首先卸下關(guān)閥機(jī)構(gòu)，調(diào)整泄壓板至脫離泄壓板閥觸頭為止，再用專用手 柄插入灌裝缸下三根支柱 10的調(diào)整螺母 8的孔中，調(diào)整螺母 8轉(zhuǎn)動即可使灌裝缸上升或下降至所需高度，理想的高度是灌裝閥控位圈的最下沿距離瓶口約 5~9mm。 （ 2） 灌裝缸升降機(jī)構(gòu) 由于灌裝機(jī)要 適應(yīng)不同類型、高度的瓶子，所以灌裝缸的高度要能夠調(diào)整。凸輪 17的形狀是按灌裝時(shí)的工藝要求來設(shè)計(jì)的，有了凸輪 17的作用則使 16個(gè)瓶托處于不同的高度。瓶托 11固定在氣缸筒 16 的上部，滾輪 18 通過滾輪軸固定在氣缸筒 16 的下部，因有軸承19 的作用，滾輪 18 可繞滾輪軸回轉(zhuǎn)。瓶托升降機(jī)構(gòu)采用的是用氣缸將瓶托