【正文】 為40%點，可控制模塊數(shù)可達64塊，若系統(tǒng)所需的I/O控制點數(shù)更多，可選用擴展I/O模塊來增加控制點數(shù)。按上表所示方法對擴展基板1和擴展基板2進行電源輸出電流的校核：擴展基板1上各模塊DC 5V消耗電流的合計值為()電源模塊Q61P的輸出電流（6A)，滿足要求；擴展基板2上各模塊DC 5V消耗電流的合計值為（（6A)滿足要求。進行電源模塊選擇時，電源模塊5V電壓的額定輸出電流必須大于安裝在基板上的所有模塊所消耗的電流和。選用的Q33B型主基板可安裝3個模塊，1級擴展基板Q68B可安裝8個模塊，2級擴展基板Q65B可安裝5個模塊?；迳弦话阈枰惭b有電源模塊，基板將電源模塊產(chǎn)生的電壓提供給CPU、輸入模塊、輸出模塊、運動控制模塊等，同時承擔著在CPU、 I/O模塊、運動控制模塊之間進行控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖饔?。工業(yè)觸摸屏（HMI)選用三菱公司的GT1575VTBA型觸摸屏（附件及連接電纜的型號在表中未列出）。在運行過程中，PLC CPU除了通過輸入接口和輸出接口進行信號傳輸外，還可以通過擴展接口接收來自擴展単元的信號，此外，監(jiān)控器、其他PLC、外部存儲器等還可以通過外部設(shè)備接口與PLC CPU進行信號傳輸。PLC同一般計算機一樣，使用之前需要先下載系統(tǒng)程序。所以從原理上來說，PLC是“專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計”的專用計算機，它的結(jié)構(gòu)和組成也具有一般計算機的特點：以中央處理單元為核心，在系統(tǒng)程序的管理下運行。從第2章介紹XG24128型灌裝機控制系統(tǒng)的總體方案可知，控制系統(tǒng)不僅要對電磁體、電動機進行控制，還要對伺服電機、步進電機進行復(fù)雜的運動控制，使整個灌裝動作精確、有序地完成，這就對其硬件配置提出了更高的要求。 一般來說，控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計中，輸入元件的設(shè)計較為簡單，而控制中心和執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計及型號選取直接影響整個控制系統(tǒng)的性能優(yōu)劣。為了便于用戶操作，且能隨時觀察到系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，系統(tǒng)采用HMI (人機界面，Human Machine Interface)控制灌裝機的機械動作⑿，控制系統(tǒng)框圖如圖25所示。電磁體：止蓋電磁體、擋瓶電磁體。步進電機：步進電機（步進馬達+步進驅(qū)動器）共有12套，用于灌裝陶瓷泵的精確換向?？刂浦行模篨G24128型灌裝機輸入/輸出信號多，且要求控制速度快而準確，時間延遲盡可能小，控制對象既有開關(guān)量也有模擬量，需對20臺伺服電機和12臺步進電機進行運動控制，且所有執(zhí)行機構(gòu)的運動需協(xié)調(diào)一致，所以控制中心采用PLC控制系統(tǒng)，這也是工業(yè)控制中常用的控制形式。此工藝流程也是旋轉(zhuǎn)型灌裝機的典型工藝流程。圖24為XG24128型灌裝機的工藝流程圖，由工藝流程圖可以看出，灌裝工藝由分為瓶子和瓶蓋兩條分支。 (3)執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)的作用是接收控制中心的輸出信號，執(zhí)行工作命令常用的執(zhí)行機構(gòu)有：電動機、電磁體、伺服電機、步進電機等。(2)控制中心控制中心的主要作用是對輸入信號進行存儲、分析、運算或判斷，將工作命令以輸出信號的形式傳遞給執(zhí)行機構(gòu)。 (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、編碼器等檢測到的其他外部信息輸入到控制中心。 XG24128型灌裝機控制系統(tǒng)的方案設(shè)計上一小節(jié)簡單介紹了 XG24128型灌裝機的結(jié)構(gòu)部分，主要由進瓶洗瓶灌裝加蓋出瓶等組件組成，控制系統(tǒng)的作用就是對開關(guān)、按鈕、傳感器等輸入信號進行分析，從而做出響應(yīng)來控制各執(zhí)行機構(gòu)完成相應(yīng)的動作，使整個灌裝過程準確而有序得進行。旋蓋組件共有8個旋蓋頭，由8套伺服電機采用扭矩控制模式對扭矩進行控制，以保證自動上蓋率的同時，防止擰不緊或擰裂等情況。同時，供蓋機構(gòu)的末端設(shè)有電磁體擋蓋機構(gòu)，當傳感器檢測到相應(yīng)工位無瓶時，擋蓋機構(gòu)作用，使空瓶位相對應(yīng)的旋蓋頭無蓋，實現(xiàn)無瓶不加蓋。過渡盤Ⅲ瓶子由灌裝組件進入旋蓋組件的過渡盤。灌裝開始工位處安裝有有無瓶檢測傳感器，當傳感器檢測到相應(yīng)工位無瓶時，PLC發(fā)出指令控制對應(yīng)的伺服菜不動作，實現(xiàn)無瓶不灌裝。灌液的同時，瓶子跟隨灌裝組件一起轉(zhuǎn)動，運動到出瓶位置時，灌滿的瓶子經(jīng)由過渡盤III進入加蓋組件。灌裝組件灌裝組件由24個灌裝頭組成，空瓶進入灌裝組件后運動到灌裝位置時開始灌裝。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進入灌裝組件準備灌裝。洗瓶組件主要對空瓶內(nèi)外壁進行清洗。風道進瓶組件的末端設(shè)計有一電磁體擋瓶機構(gòu)，在擋瓶機構(gòu)作用下，空瓶保持一定間距進入過渡盤I ，以防止卡瓶。風道進瓶組件XG24128型灌裝機的灌裝對象為500ml PET瓶，由于空瓶質(zhì)量較輕，所以進瓶動力由風力提供。不合格品數(shù)量《%，包材利用率》%；(4) 保證灌裝時無滴漏、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設(shè)備進行清洗后能達到食品生產(chǎn)的衛(wèi)生級要求）；(7) 單個封蓋頭的工作效率達到20002200瓶/小時以上；(8) 灌裝機設(shè)計符合國標GB167891997食品機械安全衛(wèi)生要求。該灌裝機結(jié)構(gòu)上主要由風道進瓶組件、清洗組件、灌裝組件、旋蓋組件、出瓶組件五大部分組成，要求對于500ml的PET瓶可以實現(xiàn)高速穩(wěn)定精確灌裝，且實現(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，以實現(xiàn)多個可編程控制器、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具有強大的數(shù)據(jù)處理能力，不僅可以進行邏輯運算，還可以進行復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算，如函數(shù)運算、矩陣運算等功能。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有專門的運動控制中央處理器，可以實現(xiàn)最多對96軸的運動控制，配合以定位模塊，尤其適合于大型的運動控制系統(tǒng)。特別是自動生產(chǎn)線的控制，優(yōu)勢更加明顯，如數(shù)控機床的電氣控制、包裝機械控制、運輸帶控制等。用繼電器一接觸器模式實現(xiàn)邏輯控制時，需要使用大量的機械觸頭，從而使得連線多，系統(tǒng)動作時間延遲性大，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，防干擾能力強等優(yōu)點，己被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，特別是大中型企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大化和自動化，使得近年來對PLC的需求量越來越大[10] 。5) 設(shè)計、安裝、調(diào)試方便簡單模塊化設(shè)計，且中間繼電器少，大大減少了時間延遲及由于機械觸頭帶來的故障問題，使用性能好，且設(shè)計、安裝、維護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”的產(chǎn)品，防干擾能力好。2) 功能多，環(huán)境適應(yīng)性好簡單可編程控制器可以實現(xiàn)邏輯運算、計時、計數(shù)和順控等功能，此外，還有各種功能模塊可供選擇，如可進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的A/D和D/A模塊、用于伺服電機和步進電機運動控制的定位模塊及PLC之間交換數(shù)據(jù)的通信模塊等，實現(xiàn)對生產(chǎn)現(xiàn)場不同類型數(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象，控制對象可以從一臺生產(chǎn)機械到一個生產(chǎn)過程。設(shè)計時設(shè)計者可根據(jù)控制系統(tǒng)的特點及需求選用其PLC模塊組成控制系統(tǒng)，然后進行輸入和輸出點的定義及接線即完成了所需系統(tǒng)的硬件設(shè)計。一般的PLC都有上百點內(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PLC進行編程。在這種場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，就可以對其內(nèi)部的輔助繼電器進行編程來取代。另外，在施工和設(shè)計過程中，PLC控制也比繼電器控制更為方便省時。2) 在控制速度上，PLC控制是由程序控制大量的內(nèi)部軟元件實現(xiàn)的，并不實際動作，所以PLC控制中，只有程序的執(zhí)行時間，各軟元件的動作并無延時，相對來說響應(yīng)速度快，機械故障少。這種控制方式的主要特點是價格低，線路設(shè)計簡單，安裝和調(diào)整都相對方便，是簡單機械設(shè)備最基本的控制形式[9]。繼電器是一種小信號的自動控制電器，利用電流、電壓、速度、時間、溫度等物理量的預(yù)定值作為控制信號來實現(xiàn)接通和分斷電路。 PLC簡介 PLC的特點可編程控制器（Programmable Logic Controller, PLC)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[8]。半自動化灌裝機：在液體灌裝中，上瓶、卸瓶均以手工操作，但灌裝過程為自動。圖11旋轉(zhuǎn)型灌裝機 圖12直線式灌裝機 按自動化程度分手工灌裝機：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：灌裝容器沿直線運動，并且灌裝時灌裝容器是靜止的，灌裝完成之后跟隨傳動機構(gòu)一起進入下一個工序。用此類灌裝機進行灌裝時，灌裝容器從灌裝開始工位開始灌裝，同時跟隨灌裝盤一起轉(zhuǎn)動，主軸旋轉(zhuǎn)一周完成一個灌裝容器的灌裝，灌滿后的灌裝容旋轉(zhuǎn)至下一組件進行下一工序的動作。壓力灌裝機：灌裝介質(zhì)黏度高難灌裝時，采用壓力灌裝機，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：灌裝前先向灌裝容器中充氣，使得容器中的氣體壓力與儲液缸內(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，需借外力才能流動的液體）。灌裝機械的主要作用是將液體介質(zhì)充填到包裝容器中，灌裝機械一般可以實現(xiàn)灌裝、封口、稱量等功能[6]。）、高灌裝速度（灌裝速度達到18000BPS以上）的要求，XG24128型伺服泵高速清洗灌裝加蓋三合一機采用伺服電機與陶瓷柱塞泵相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，利用伺服電機響應(yīng)速度快，易控制，陶瓷柱塞泵精度高等優(yōu)勢，實現(xiàn)灌裝機的高速和高精度的灌裝，且能實現(xiàn)對各個灌裝泵的單獨控制。國內(nèi)灌裝機大多采用計量泵模式，這種灌裝模式最大的缺點是不能實現(xiàn)對各個灌裝泵的單獨控制。我國灌裝機械近年來向高自動化程度及高集成性方向發(fā)展，結(jié)構(gòu)上力求簡單而不影響功能，一臺灌裝機可以同時實現(xiàn)進瓶、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，主要靠引進國外先進技術(shù)，并結(jié)合國內(nèi)的生產(chǎn)環(huán)境對其進行改良。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，灌裝機械要實現(xiàn)高灌裝速度、高灌裝精度和高自動生產(chǎn)化必將大量使用光、磁、計算機等先進技術(shù)。第四，灌裝機的技術(shù)含量提升。第三，灌裝環(huán)境適應(yīng)性好。第二，灌裝機械的結(jié)構(gòu)革新。灌裝效率成為衡量灌裝機械發(fā)展的重要指標，從而使得灌裝機械向規(guī)?；⒏咝史较虬l(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，且自動生產(chǎn)可以實現(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，對于500ml PET瓶灌裝速度為12000BPH，單個封蓋頭的工作效率為1500~1800瓶/小時，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)自動化程度的提升很大程度上推動了灌裝機械的發(fā)展。在灌裝機方面，特別是液體灌裝機產(chǎn)品上，國外發(fā)達國家尤其是美國和日本的灌裝設(shè)備精度高，灌裝自動化程度高，且同一型號的灌裝機可以實現(xiàn)不同規(guī)格、不同灌裝介質(zhì)和不同灌裝容器的灌裝，大大拓寬了包裝機械的使用環(huán)境。食品機械是專為食品工業(yè)服務(wù)的，包裝機械大約有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。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)濟開始迅速發(fā)展，人民的消費水平也大大增強，從而使得生產(chǎn)設(shè)備特別是包裝機械的需求變得空前緊缺。意大利著重發(fā)展其食品包裝機械，在外形上對其他國家的包裝機械進行一定程度的改良，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械不同，德國的包裝機械在制造技術(shù)和包裝性能上有其獨有的優(yōu)勢，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，實現(xiàn)了高速灌裝。日本與美國相比，起步相對較晚，但60年代至90年代，日本包裝業(yè)大量引進先進技術(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 w