【正文】 控制中心的主要作用是對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析、運(yùn)算或判斷，將工作命令以輸出信號(hào)的形式傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 江蘇大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 (1)輸入元件 輸入元件的主要作用是將操作者的命令或由傳感器、編碼器等檢測(cè)到的其他外部信息輸入到 控制中心。 XG24128型灌裝機(jī)控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 電氣控制系統(tǒng)的組成 上一小節(jié)簡(jiǎn)單介紹了 XG24128 型灌裝機(jī)的結(jié)構(gòu)部分，主要由進(jìn)瓶 洗瓶 灌裝 加蓋 出瓶等組件組成，控制系統(tǒng)的作用就是對(duì) 開 關(guān)、按鈕、傳感器等輸入信號(hào)進(jìn)行分析，從而做出響應(yīng)來控制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成相應(yīng)的動(dòng)作，使整個(gè)灌裝過程準(zhǔn)確而有序得進(jìn)行。旋蓋組件共有 8 個(gè)旋蓋頭，由 8套伺服電機(jī)采用扭矩控制模式對(duì)扭矩進(jìn)行控制，以保證自動(dòng)上蓋率的同時(shí)，防止擰不緊或擰裂等情況。同時(shí)，供蓋機(jī)構(gòu)的末端設(shè)有電磁體擋蓋機(jī)構(gòu)，當(dāng)傳感器檢測(cè)到相應(yīng)工位無瓶時(shí)，擋蓋機(jī)構(gòu)作用，使空瓶位相對(duì)應(yīng)的旋蓋頭無蓋，實(shí)現(xiàn)無瓶不加蓋。 過渡盤Ⅲ 瓶子由 灌裝組件進(jìn)入旋蓋組件的過渡盤。灌裝開 始工位處安裝有有無瓶檢測(cè)傳感器，當(dāng)傳感器檢測(cè)到相應(yīng)工位無瓶時(shí)， PLC 發(fā)出指令控制對(duì)應(yīng)的伺服菜不動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)無瓶不灌裝。灌液的同時(shí)，瓶子跟隨灌裝組件一起轉(zhuǎn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)到出瓶位置時(shí)，灌滿的瓶子經(jīng)由過渡盤 III 進(jìn)入加蓋組件 。 灌裝組件 灌裝組件由 24個(gè)灌裝頭組成，空瓶進(jìn)入灌裝組件后運(yùn)動(dòng)到灌裝位置時(shí)開 始灌裝。清洗過的瓶子沿曲線導(dǎo)軌再旋轉(zhuǎn)180 度瓶口向上，清洗后的瓶子經(jīng)由過渡盤 II 進(jìn)入灌裝組件準(zhǔn)備灌裝。 洗瓶組件 主要對(duì)空瓶?jī)?nèi)外壁進(jìn)行清洗。風(fēng)道進(jìn)瓶組件的末端設(shè)計(jì)有一電磁體擋瓶機(jī)構(gòu)，在擋瓶機(jī)構(gòu)作用下，空瓶保持一定間距進(jìn)入過渡盤 I ，以防止卡瓶。 風(fēng)道進(jìn)瓶組件 XG24128 型灌裝機(jī)的灌裝對(duì)象為 500ml PET 瓶，由于空瓶質(zhì)量較輕，所以進(jìn)瓶動(dòng)力由風(fēng)力提供。不合格品數(shù)量《 %，包材利用率》 %； (4) 保證灌裝時(shí)無滴漏、無泡沫產(chǎn)生； (5) 保證無瓶不灌裝，無瓶不加蓋； (6) 可以實(shí)現(xiàn)完整的 CIP 清洗（不拆卸設(shè)備、零部件、管道的情況下，通過使用清洗溶液對(duì)設(shè)備進(jìn)行清洗后能達(dá)到食品生產(chǎn)的衛(wèi)生級(jí)要求）； (7) 單個(gè)封蓋頭的工作效率達(dá)到 20212200 瓶 /小時(shí)以上； (8) 灌裝機(jī)設(shè)計(jì)符合國標(biāo) GB167891997 食品機(jī)械安全衛(wèi)生要求。該灌裝機(jī)結(jié)構(gòu)上主要由風(fēng)道進(jìn)瓶組件、清洗組件、灌裝組件、旋蓋組件、出瓶組件五大部分組成，要求對(duì)于 500ml 的 PET 瓶可以實(shí)現(xiàn)高速穩(wěn)定精確江蘇大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 灌裝，且實(shí)現(xiàn)無瓶不灌裝、無瓶不加蓋及在線清洗等功能。 (5)通信聯(lián)網(wǎng) PLC 通過 USB 接口、 RS232/RS485 接口以及各種不同類型的連接電纜，以實(shí)現(xiàn)多個(gè)可編程控制器、可編程控制器與操作終端、可編程控制器與其他設(shè)備等之間互相通信，進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸和處理 ，并以此來構(gòu)成數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，形成集中管理加分散控制的分布式控制系統(tǒng)。 (4)數(shù)據(jù)處理 PLC 具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，不僅可以進(jìn)行邏輯運(yùn)算，還可以進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，如函數(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算等功能。 PLC 配備有模擬量輸入模塊和模數(shù)及數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字量和模擬量之間的相 互轉(zhuǎn)換。并且 PLC 有專門的運(yùn)動(dòng)控制中央處理器，可以實(shí)現(xiàn)最多對(duì) 96軸的運(yùn)動(dòng)控制，配合以定位模塊，尤其適合于大型的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。特別是自 動(dòng)生產(chǎn)線的控制，優(yōu)勢(shì)更加明顯，如數(shù)控機(jī)床的電氣控制、包裝機(jī)械控制、運(yùn)輸帶控制等。用繼電器一接觸器模式實(shí)現(xiàn)邏輯控制時(shí)，需要使用大量的機(jī)械觸頭，從而使得連線多，系統(tǒng)動(dòng)作時(shí)間延遲性大，穩(wěn)定性變差，且維修成本大。 PLC 的應(yīng)用范圍 由于 PLC 適應(yīng)性廣，使用穩(wěn)定性好，防干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，己被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，特別是大中型企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大化和自動(dòng)化，使得近年來對(duì) PLC 的需求量越來越大 [10] 。 5) 設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試方便簡(jiǎn)單 模塊化設(shè)計(jì)，且中間繼電器少，大大減少了時(shí)間延遲及由于機(jī)械觸頭帶來的故障問題，使用性能好，且設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)的工作量也大為減少。 3) 良好的穩(wěn)定性和防干擾 能力 可編程控制器是 “ 專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì) ” 的產(chǎn)品，防干擾能力好。 2) 功能多，環(huán)境適應(yīng)性好 簡(jiǎn)單可編程控制器可以實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和順控等功能，此外，還有各種功能模塊可供選擇，如可進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的 A/D 和 D/A 模塊、用于伺服電機(jī)和 步 進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制的定位模塊及 PLC之間交換數(shù)據(jù)的通信模塊等，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不同類型數(shù)據(jù)的控制，可以應(yīng)用于各類復(fù)雜程度不等的控制對(duì)象，控制對(duì)象可以從一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械到一個(gè)生產(chǎn)過程。設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)者可根據(jù)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及需求選用其 PLC模塊組成控制系統(tǒng)，然后進(jìn)行輸入和輸出點(diǎn)的定義及接線即完成了所需系 統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。一般的 PLC 都有江蘇大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 上百點(diǎn)內(nèi)部輔助繼電器甚至更多，且還有多種專用的內(nèi)部繼電器，足可以應(yīng)付一般的控制要求，唯一需要做的工作就是對(duì) PLC 進(jìn)行編程。在這種場(chǎng)合使用繼電器邏輯控制必然需要大量的 中間 繼電器，而這些中間繼電器在用 PLC 控制的情況下，就可以對(duì)其內(nèi)部的輔助繼電器進(jìn)行編程來取代。另外，在施 工 和設(shè)計(jì)過程中， PLC 控制也比繼電器控制更為方便省 時(shí)。 2) 在控制速度上， PLC 控制是由程序控制大量的內(nèi)部軟元件實(shí)現(xiàn)的，并不實(shí)際動(dòng)作，所以 PLC 控制中，只有程序的執(zhí)行時(shí)間，各軟元件的動(dòng)作并無延時(shí)，相對(duì)來說響應(yīng)速度快，機(jī)械故障少。這種控制方式的主要特點(diǎn)是價(jià)格低，線路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，安裝和調(diào)整都相對(duì)方便，是簡(jiǎn)單機(jī)械設(shè)備最基本的控制形式 [9]。 繼電器是一種小信號(hào)的自動(dòng)控制電器，利用電流、電壓、速度 、時(shí)間、溫度等物理量的預(yù)定值作為控制信號(hào)來實(shí)現(xiàn)接通和分?jǐn)嚯娐贰? 江蘇大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 PLC 簡(jiǎn)介 PLC 的特點(diǎn) 可編程控制器（ Programmable Logic Controller, PLC)是一種數(shù)字運(yùn)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(jì) [8]。半自動(dòng)化灌裝機(jī)：在液體灌裝中，上瓶、卸瓶均以手工操作，但灌裝過程為自動(dòng)。 江蘇大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 圖 11 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī) 圖 12直線式灌裝機(jī) 按自動(dòng)化程度分手工灌裝機(jī)：灌裝過程全部采用人工操作控制，多為無氣類液料的灌裝。 直線式灌裝機(jī)：灌裝容器沿直線運(yùn)動(dòng)，并且灌裝時(shí)灌裝容器是靜止的，灌裝完成之后跟隨傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一起進(jìn)入下一個(gè)工序。用此類灌裝機(jī)進(jìn)行灌裝時(shí)，灌裝容器從灌裝開始工位開始灌裝，同時(shí)跟隨 灌裝盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸旋轉(zhuǎn)一周完成一個(gè)灌裝容器的灌裝，灌滿后的灌裝容旋轉(zhuǎn)至下一組件進(jìn)行下一工序的動(dòng)作。 壓力灌裝機(jī)：灌裝介質(zhì)黏度 高 難灌裝時(shí)，采用壓力灌裝機(jī)，借助于外力作用使其充填到灌裝容器中的設(shè)備，主要用于高黏度灌裝介質(zhì)的灌裝。 等壓灌裝機(jī)：灌裝前先向灌裝容器中充氣，使得容器中的氣體 壓力 與儲(chǔ)液缸內(nèi)相同，然后將灌裝介質(zhì)充填到灌裝容器中的設(shè)備。適宜于灌裝低黏度的液體，比如油類、糖 漿 、含維生素的飲料、農(nóng)藥、化工試劑。常用于灌裝不含氣體的灌裝介質(zhì)，如醋、醬油、藥水類等。由于灌裝產(chǎn) 品的物理化學(xué)性質(zhì)，特別是黏度、含氣量不同，灌裝要求也有所不同，常用的液體灌裝方法有：常壓灌裝法、等壓灌裝法、真空灌裝法、壓力灌裝法、虹吸灌裝法。根據(jù)灌裝介 質(zhì)的黏度，灌裝的液體介質(zhì)可分為流體（如牛奶、清涼飲料及酒類等低 度液體）、半液體（如調(diào)味醬、果醬等黏度 大，灌裝需借外力的液體）、黏 滯流體（如調(diào)味醬、果醬等黏度大，需借外力才能流動(dòng)的液體）。 基本概念 灌裝機(jī)械的主要作用是將液體介質(zhì)充填到包裝容器中，灌裝機(jī)械一般可以實(shí) 現(xiàn)灌裝、封口、稱量等功能 [6]。）、高灌裝速度（灌裝速度達(dá)到 18000BPS 以上）的要求， XG24128 型伺服泵高速清洗灌裝加蓋三合一機(jī)采用伺服電機(jī)與陶瓷柱塞泵相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，利用伺服 電 機(jī)響應(yīng)速度快，易控制，陶瓷柱塞泵精度高等優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)灌裝機(jī)的高速和高精度的灌裝，且能實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)灌裝泵的單獨(dú)控制。國內(nèi)灌裝機(jī)大多采用計(jì)量泵模式，這種灌裝模式最大的缺點(diǎn)是不能實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)灌裝泵的 單獨(dú)控制。 我國灌裝機(jī)械近年來向高 自動(dòng)化程度及高集成性方向發(fā)展，結(jié)構(gòu)上力求簡(jiǎn)單而不影響功能，一臺(tái)灌裝機(jī)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)進(jìn)瓶、清洗、灌裝、加蓋、出瓶、稱量等功能；在控制系統(tǒng)上，從原來的繼電器控制逐漸向 PLC 控制轉(zhuǎn)換；同時(shí)為了操作更加方便，觸摸屏越來越多地被使用 [5]。我國的灌裝設(shè)備和灌裝技術(shù)發(fā)展較晚，主要靠 引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，并結(jié)合國內(nèi)的生產(chǎn)環(huán)境對(duì)其進(jìn)行改良。近年來光、磁技術(shù)的大量研究成果也越來越多地應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，灌裝機(jī)械 要實(shí)現(xiàn)高灌裝速度、高灌裝精度和高自動(dòng)生產(chǎn)化必將大量使用光、磁、計(jì)算機(jī)等先進(jìn)技術(shù)。 第四，灌裝機(jī)的技術(shù)含量提升。 第三，灌裝環(huán)境適應(yīng)性好。 第二，灌裝機(jī)械的結(jié)構(gòu)革新。灌裝效率成為衡量灌裝機(jī)械發(fā)展的重要指標(biāo)，從而使得灌裝機(jī)械向規(guī)模化、高效率方向發(fā)展。而且在高速灌裝下能夠保證高的灌裝精度和灌裝穩(wěn)定性，且自動(dòng)生產(chǎn)可以實(shí)現(xiàn)無瓶不灌裝 和無瓶不加蓋的功能。國內(nèi) 24工位的飲料灌裝機(jī)，對(duì)于 500ml PET 瓶灌裝速度為 12021BPH，單個(gè)封蓋頭的工作效率為 1500~1800 瓶 /小時(shí)，且灌裝的容量誤差較大，與國外產(chǎn)品有較大的差距。灌裝生產(chǎn)效率、灌裝質(zhì)量和生產(chǎn)自動(dòng)化程度的提升很大程度上推動(dòng)了灌裝機(jī)械的發(fā)展。 在灌裝機(jī)方面，特別是液體灌裝機(jī)產(chǎn)品上，國外發(fā)達(dá)國家尤其是美國和日 本的灌裝設(shè)備精度高 ，灌裝自動(dòng)化程度 高 ， 且同一型號(hào)的灌裝機(jī)可以實(shí)現(xiàn)不同規(guī)格、不同灌裝介質(zhì)和不同灌裝容 器的灌裝，大大拓寬了包裝機(jī)械的使用環(huán)境。 食品機(jī)械是專為食品工業(yè)服務(wù)的，包裝機(jī)械大約有 70%是為食品包裝服務(wù)的，特別是近年來飲料工業(yè)發(fā)展迅速，使得液體灌裝設(shè)備的需求大量增長(zhǎng)。包裝工業(yè)的發(fā)展期主要是改革開放之后，隨著我國經(jīng)濟(jì)開始迅速發(fā)展，人民的消費(fèi)水平也大大增強(qiáng)，從而使得生產(chǎn)設(shè)備特別是包裝機(jī)械的需求變得空前緊缺。意大利著重發(fā)展其食品包裝機(jī)械，在外形上對(duì)其他國家的包裝機(jī)械進(jìn)行一定程度的改良，而且更注重包裝生產(chǎn)的穩(wěn)定性。 與美國和日本的包裝機(jī)械不同，德國的包裝機(jī)械在制造技術(shù)和包裝性能上有其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，特別是啤酒和含氣體飲料的灌裝設(shè)備解決了氣泡和遺漏等灌裝難題，實(shí)現(xiàn)了高速 灌裝。日本與美國 相比，起步相對(duì)較晚，但 60 年代至 90年代，日本包裝業(yè)大量引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上消化吸收，成果顯著，使其包裝工業(yè)的制造水平持續(xù) 快速發(fā)展。美國是世界工業(yè)的領(lǐng)頭羊，因其包裝工業(yè)起步較早，發(fā)展至今已有完備的包裝工業(yè)體系。t morethan 3%o, so that it can maintain high accuracy and stability at high speed, moreover,the automatic production can reach the goal ― no bottles no filling, no , the thesis also research the key technology of XG24128 that the fillingsection uses one servo pump to control two tips filling fluid in order to improve thefilling speed and continuous filling. Firstly, this article designs the program of control system. On the basis ofresearching the whole structure of XG24128, it analyses the process flow of thefilling and determines the whole program of the control system of filling machineaccording to the demand of design. Secondly, this article defines the hardware collocation of control system. Itdetermines the type and correlation module of PLC, defines the I/O in light of theprocess requirements and equipment status of filling machinery, and selects andarranges such electrical sections as servo and feeler search. Furthermore, the article researches the key technology of XG24128 that thefilling section uses one servo pump to control two tips tilling fluid in order to improvethe filling speed and continuous filling, analyses how to locate the tips filling fluidduring the continuous filling, distr