【正文】 式。 充電電池 高能無記憶電池組，充放電性能穩(wěn)定、容量高、自放電率低、節(jié)能環(huán)保。 報(bào)警燈 適用范圍：廣泛適用于各種特殊場(chǎng)所警示標(biāo)志，也適合市政、施工作業(yè)和監(jiān)護(hù)、救護(hù)、搶險(xiǎn)工作人員做信號(hào)聯(lián)絡(luò)和方位指示之用。 按鈕開關(guān)的結(jié)構(gòu)種類很多，可分為自鎖式、自復(fù)位式、旋柄式、蘑菇頭式、帶指示燈式、帶燈符號(hào)式及鑰匙是等，有單鈕、雙鈕、三鈕及不同組合形式， 一般是采用積木式結(jié)構(gòu)，由按鈕帽，復(fù)位彈簧，橋式觸頭和外殼等組成，通常做成復(fù)合式，有一對(duì)常閉觸頭和常開觸頭，有的產(chǎn)品可通過多個(gè)元件的串聯(lián)增加觸頭對(duì)數(shù)。 按鈕開關(guān) 是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用十分廣泛。 露天安裝或粉塵多場(chǎng)合應(yīng)選用防水，防塵品種（防護(hù)等級(jí)在 IP45 以上）。 當(dāng) 管道介質(zhì)有倒流現(xiàn)象時(shí) ,可選擇帶止回功能的電磁閥。 17 但是有些用于安全保護(hù)的工況，如爐、窯火焰監(jiān)測(cè)，則不能選常開的，應(yīng)選可長(zhǎng)期通電型。 五、根據(jù)持續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)短來選擇：常閉、常開、或可持續(xù)通電 當(dāng)電磁閥需要長(zhǎng)時(shí)間開啟，并且持續(xù)的時(shí)間多余關(guān)閉的時(shí)間應(yīng)選用常開型。 工作壓力：如果工作壓力低則必須選用直動(dòng)或分步直動(dòng)式原理；最低工作壓差在 以上時(shí)直動(dòng)式、分步直動(dòng)式、先導(dǎo)式均可選用。 流體粘度：通常在 50cSt 以下可任意選擇，若超過此值，則要選用高粘度電磁閥。 高溫流體：要選擇采用耐高溫的電工材料和密封材料制造的電磁閥，而且要選擇活塞式結(jié)構(gòu)類型的。 接口方式，一般 DN50 要選擇法蘭接口， ≤DN50 則可根據(jù)用戶需要自由選擇。 本次課題我將選擇用光電傳感器和液位傳感器，分別用來檢測(cè)瓶子是否到達(dá)和瓶子 16 是否裝滿合格。 灌裝監(jiān)測(cè)傳感器選型為：光電傳感器（熱型紅外線傳感器） 采用 紅外線傳感器來監(jiān)測(cè)空瓶子的到來后動(dòng)作，起到接通開關(guān)的作用。光電傳感器具有非接觸器、響應(yīng)快、性能可靠等特點(diǎn)，因此在工業(yè)自動(dòng)化裝置和機(jī)器人中獲得廣泛應(yīng)用。 光電傳感器是以光電器件作為轉(zhuǎn)換元件的傳感器。光電檢測(cè)方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測(cè)參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形式靈活多樣，因此，光電式傳感器在檢測(cè)和控制中應(yīng)用非常廣泛。它首先把被測(cè)的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。 15 傳感器分類：按照其用途，傳感器可分類為，壓力傳感器、位置傳感器、液面?zhèn)鞲衅?、能耗傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、射線傳感器、射線輻射傳感器、熱敏傳感器。 傳感器工作原理的分類物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng)，諸如壓電效應(yīng)，磁致伸縮現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)。 傳感器的選擇 由于結(jié)合實(shí)際情況我選擇了光電傳感器。第二部分為數(shù)字，數(shù)字為該類器件的序號(hào)。該公司生產(chǎn)的 FX2N 系列機(jī)型，屬于高性能疊裝式機(jī)型，是三菱公司上網(wǎng)典型產(chǎn)品， FX2N 系列 PLC 編程元件的編號(hào)分為兩部分；第一部分是代表功能的字母。 因此，根據(jù)設(shè)計(jì)需求我選擇了三菱生產(chǎn)的 PLC 系列。 三菱對(duì)重工業(yè)比較適應(yīng)，環(huán)境適應(yīng)能力比較強(qiáng)，比較臟的地方也能運(yùn)行比較穩(wěn)定；像鑄造，電梯這樣的；歐姆龍?jiān)陔娮有袠I(yè)運(yùn)用的比較多，它的 PLC 功能強(qiáng)大，而且系列比較全，甚至PLC 間通信，子機(jī)控制等都比較好，性能比三菱的略強(qiáng)，但是環(huán)境適應(yīng)能力略差與三菱的。 三 菱 ：價(jià)格一般，編程簡(jiǎn)單，模擬量復(fù)雜，模擬量精確度比西門子差，主要用于一般設(shè)備。雙 CPU,用戶儲(chǔ)存器容量 2 ~8K 如 : S7300 德國(guó)西門子公司 SR400 中 外合資無錫華光電子工業(yè)有限公司 SU SU6 德國(guó)西門子公司 C500 日本立石公司 GEⅢ GE 公司 (3) 大型 PLC— I/O 點(diǎn)數(shù) 2048 點(diǎn)；多 CPU、 16 位、 32 位處理器，用戶儲(chǔ)存器容量 8 ~16K 如： S7400 德國(guó)西門子公司 GEⅣ GE 公司 C2021 日本立石公司 K3 三菱公司等 14 PLC 的比 較 西門子：價(jià)格昂貴，模擬量精確度高，編程復(fù)雜。 （ 1）小型 PLC— I/O 點(diǎn)數(shù)〈 256 點(diǎn)；單 CPU、 8 位或 16 位處理器、 用戶儲(chǔ)存器容量 4K 以下。高檔 PLC 機(jī)具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)行工廠自動(dòng)化。還有一些還可增設(shè)中斷控制、 PID控制等功能，適用于復(fù)雜控制系統(tǒng)。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機(jī)控制系統(tǒng)。 2. 按功能分類 根據(jù) PLC 所具有的功能不同，可將 PLC 分為低檔、中檔、高檔三類。疊裝式 PLC 其 CPU、電源、 I/O 接口等也是各自獨(dú)立 的模塊，但它們之間是靠電纜進(jìn)行聯(lián)接，而且各模塊可以一層層的疊裝。大、中型 PLC 一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。模塊裝在框架或基板的插座上。 （ 2）模擬式 PLC 模擬式 PLC 是將 PLC 各組成部分，分別做成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如 CPU 模塊、I/O 模塊、電源模塊（有的含在 CPU 模塊中）以及各種功能模塊。基本單元和擴(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接?；締卧獌?nèi)有 CPU、 I/O 接口、與 I/O 擴(kuò)展單元 12 相連的擴(kuò)展口，以及與編程器或 EPROM 寫入器相連的接口等。小型 PLC 一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)。 1. 按結(jié)構(gòu)形式分類 根據(jù) PLC 的結(jié)構(gòu)形式，可將 PLC 分為整體式、模塊式和疊裝式三類。 PLC 的分類 PLC 產(chǎn)品種類繁多，其規(guī)格和性能也各不相同。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器在 PLC 中應(yīng)用，是 PLC 的功能不斷得到增強(qiáng)，產(chǎn)品得到飛速發(fā)展。模塊式 PLC 包括 CPU 模塊、 I/O 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置 PLC 編程簡(jiǎn)介體積小，重量輕，耗電少，接線編程簡(jiǎn)單，可靠性高，反應(yīng)快， 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 。 11 第三章 硬件控制設(shè)計(jì) PLC 的選擇 PLC 的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)： PLC 的構(gòu)成 從結(jié)構(gòu)上分， PLC 分為固定式和組合式（模塊式）兩種。流水線由傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控，由 PLC 控制，控制準(zhǔn)確。而灌裝設(shè)備的開通則直接控制飲料流通。 灌裝生產(chǎn)流水線基本結(jié)構(gòu)圖 1 灌裝生產(chǎn)流水線基本結(jié)構(gòu)圖 2 10 灌裝生產(chǎn)流水線基本結(jié)構(gòu)圖 3 灌裝流水線的工作原理 灌裝流水線的運(yùn)作是通過電機(jī)和灌裝設(shè)備來控制的。電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止，灌裝裝置向上、向下移動(dòng)和灌裝，次品的檢測(cè)、推動(dòng)都是由 PLC 控制的。 控制要求 （ 1） 系統(tǒng)通過開關(guān)設(shè)定為自動(dòng)操作模式，一旦啟動(dòng)，則傳送帶的驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)并一直保持到停止開關(guān)動(dòng)作或罐裝設(shè)備下的傳感器檢測(cè)到一個(gè)瓶子時(shí)停止；瓶子裝滿飲料后，傳送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)必須自動(dòng)啟動(dòng)，并保持到又檢測(cè)到一個(gè)瓶子或停止開關(guān)動(dòng)作 （ 2） 當(dāng)瓶子定位在罐裝設(shè)備下時(shí)，停頓 1 秒，罐裝設(shè)備開始工作，罐裝過程為 5 秒鐘，罐裝過程應(yīng)有報(bào)警顯示， 5 秒后停止并不再顯示報(bào)警 （ 3） 用兩個(gè)傳感器和若干個(gè)加法器檢測(cè)并記錄空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)，一旦系統(tǒng)啟動(dòng)，必須記錄空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)，設(shè)最多不超過 99999999 瓶 （ 4） 可以手動(dòng)對(duì)計(jì)數(shù)值清零（復(fù)位） 8 第二章 總體控制方案 飲料罐裝生產(chǎn)流水線的基本結(jié)構(gòu) 飲料灌裝流水線的基本結(jié)構(gòu)圖如下所示： 整個(gè)灌裝流水線的基本結(jié)構(gòu)如圖 圖 圖 3 所示。濃縮設(shè)備除使用降膜管式蒸發(fā)器外，還有蘭州石化裝備工程總公司的板式蒸發(fā)器，目前雖然我國(guó)已有少數(shù)企業(yè)能提供成套濃縮果汁設(shè)備，但用于果汁澄清的超濾裝置都依靠進(jìn)口。 濃縮果汁設(shè)備 除引進(jìn)的濃縮果汁生產(chǎn)線外，我國(guó)已基本能生產(chǎn)濃縮果汁設(shè)備。其中灌裝速度低的果茶灌裝機(jī)是寶坻包裝廠的產(chǎn)品，近年來采用活塞式定量的灌裝機(jī)制造廠有銘瑞、樂惠和黃巖飛云機(jī)械廠等。廊坊包裝設(shè)備制造公司、張家港美星等都能成套供應(yīng)。廊坊包裝設(shè)備 制造公司將水處理、制冷、糖化、配料以及管路系統(tǒng)的制造廠組成集團(tuán)公司，供應(yīng)成套飲料灌裝設(shè)備。目前南京輕機(jī)、合肥輕機(jī)和廣東輕機(jī)已能提供生產(chǎn)能力高達(dá) 600 瓶／分的玻璃瓶和 600 罐／分的易拉罐飲料或啤酒灌裝生產(chǎn)線，主要設(shè)備包括半自動(dòng)卸垛機(jī)、沖罐機(jī) (洗瓶機(jī) )、灌裝機(jī)、封罐機(jī) (壓蓋機(jī)、旋蓋機(jī) )、溫罐機(jī) (溫瓶機(jī) )、混合機(jī)、紙箱包裝機(jī)和殺菌機(jī)。以上前三種為無菌灌裝，后三種采用熱灌裝，灌裝封口后用噴淋冷水冷卻。合肥輕機(jī)利用德國(guó) Krones公司技術(shù)，制造聚酯瓶飲料灌裝線，目前合肥輕機(jī)、南京輕機(jī)均能制造玻璃瓶和聚酯瓶?jī)捎玫娘嬃瞎嘌b線。灌裝能力為 400～ 500 瓶／分 (250ml)， 50～ 280瓶／分 (250ml)。目前廣東輕機(jī)、南京輕機(jī) 、合肥輕機(jī)等都有自己的易拉罐灌裝線。主要是德國(guó) SEN、美國(guó)邁耶公司的設(shè)備，包括卸罐機(jī)、洗罐機(jī)、灌裝機(jī)、封罐機(jī)、溫罐機(jī)、碼垛機(jī)及混合機(jī)、噴碼機(jī)、薄膜收縮機(jī)、液位檢測(cè)儀等。其他還有重慶輕機(jī)廠的 32／ 8 設(shè)備，每小時(shí) 14000 瓶，廊坊包裝設(shè)備制造總公司 24／ 6 設(shè)備、每小時(shí) 6000～ 8000 瓶的灌裝線。設(shè)備主要生產(chǎn)廠家有德國(guó) SEN、 H＆ K、 O＋ H、日本三菱重工、意大利希莫拉茲 (Simonazzi)、美國(guó)邁耶等。生產(chǎn)線主要設(shè)備有卸箱機(jī)、洗瓶 5 機(jī)、灌裝機(jī)、壓蓋機(jī)、貼標(biāo)機(jī)、氣水混合機(jī)、裝箱機(jī)等。 國(guó)內(nèi)灌裝生產(chǎn)線全方位發(fā)展我國(guó)飲料灌裝設(shè)備基本是在引進(jìn)設(shè)備和技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，八十年代，引進(jìn)各種飲料灌裝生產(chǎn)線 300 多條，包括 啤酒 灌裝線達(dá) 500 多條。非碳酸飲料充氮系統(tǒng)采用加壓方式或液氮滴入方式向鋁罐或 PET 瓶?jī)?nèi)灌注液氮惰性氣體，可以保護(hù) 內(nèi)容物，減少營(yíng)養(yǎng)素的損失?？梢赃M(jìn)行茶飲料、咖啡飲料、豆乳和果汁飲料等多種飲料的熱灌裝，國(guó)外熱灌裝飲料封口后不再進(jìn)行二次殺菌。 以下。 國(guó)外灌裝與封口設(shè)備向高速、多用、高精度方向發(fā)展，目前部分灌裝 生產(chǎn)線 已可以在玻璃瓶與塑料容器 (聚酯瓶 )、碳酸飲料與非碳酸飲料、熱灌裝與冷灌裝等不同要求和環(huán)境下使用。具有整體技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。 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)，利用 PLC 技術(shù)平臺(tái)自主開發(fā)創(chuàng)新，將機(jī)械、電氣和自動(dòng)化等技術(shù)有機(jī)結(jié) 合，將傳統(tǒng)的繼電器 接觸器控制功能用 PLC 代替，構(gòu)成實(shí)用、可靠的飲料灌裝生產(chǎn)線 PLC 控制系統(tǒng)。液面低于下線液位時(shí)恒壓儲(chǔ)液罐為空。 飲料灌裝裝置主要包括兩部分：恒壓儲(chǔ)液罐灌液和計(jì)數(shù)部分。 PLC 控制具有編程簡(jiǎn)單、工作可 靠、使用方便等特點(diǎn)，在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。例如：灌 3 裝精度和穩(wěn)定性難以保證、更換灌裝規(guī)格困難等。 飲料灌裝機(jī)用于灌裝各種各樣的瓶裝飲料，適合大中型飲料生產(chǎn)廠家，早期的灌裝機(jī)械大多數(shù)采用容積泵式、蠕動(dòng)泵式作為計(jì)量方法。 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，大量使用了微電腦設(shè)計(jì)和機(jī)電一體化控制。 PLC（可編程序控制器）是以微處理器為核心的工業(yè)控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起，近年來在工業(yè)自動(dòng)控制、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。 PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其 功能的原則而設(shè)計(jì)。 PLC（可編程控制器） 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。高產(chǎn)量，高效率，高品質(zhì)已成為現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的宗旨，人的體力勞動(dòng)逐步走向工業(yè)自動(dòng)化，智能化。本次課題就是朝著這個(gè)方向進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)。鑒于這些問題，我國(guó)企業(yè)不斷發(fā)展自身的實(shí)力，逐步朝著生產(chǎn)高速化、設(shè)備結(jié)構(gòu)合理化、設(shè)備的多功能化、設(shè)備的綠色化、控制的智能化等方向發(fā)展。我國(guó)的飲料罐裝自動(dòng)化相對(duì)于西方發(fā)達(dá)國(guó)家來講還有很大的差距。全自動(dòng)灌裝生產(chǎn)線是由數(shù)臺(tái)自動(dòng)灌裝機(jī)械經(jīng)控制系統(tǒng) 進(jìn)行集中控制，并按照各自功能完成一定任務(wù)進(jìn)行順序、連續(xù)生產(chǎn)的一系列機(jī)器組合。而應(yīng)用 PLC 完成電氣部分的控制是工業(yè)自動(dòng)化電氣控制的主要發(fā)展方向。 關(guān)鍵詞：三菱 FX2N， PLC，飲料灌裝流水線 前 言 目前，飲料的 灌裝生產(chǎn)流水線已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，為了提高產(chǎn)品質(zhì)量和縮短生產(chǎn)周期，適應(yīng)產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代的要求，產(chǎn)品生產(chǎn)正向縮短生產(chǎn)周期、降低成本、提高生產(chǎn)質(zhì)量等方面發(fā)展。 現(xiàn)以三菱 FX2N 系列，進(jìn)行程序設(shè)計(jì)并仿真驗(yàn)證 ,設(shè)計(jì)一款 PLC 輸入和輸出設(shè)備的 飲料灌裝生產(chǎn)線 。 可編程控制器對(duì)用戶來說，是一種無觸點(diǎn)設(shè)備，改變程序即可改變生產(chǎn)工藝。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制、 定時(shí)、計(jì)數(shù)