【正文】 了防止擠壞、堵塞和準(zhǔn)確地送入灌裝機(jī)，必須設(shè)法使瓶子單個(gè)地保持適當(dāng)?shù)拈g距送進(jìn)灌裝機(jī)，目前瓶子的定時(shí)送給一般采用分件供送螺桿或拔盤(pán)式等限位機(jī)構(gòu)。一般供瓶機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵問(wèn)題是瓶的連續(xù)輸送和瓶的定時(shí)供給。另外，在設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)考慮到安裝、調(diào)試、保養(yǎng)的方便性，要滿(mǎn)足人體工程學(xué)的要求，給工人帶來(lái)方便，要盡量縮短維修時(shí)間，要求便于維修、保養(yǎng)。 對(duì)于旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)傳動(dòng)部分的要求有以下幾點(diǎn)：（1）傳動(dòng)平穩(wěn) 由于主機(jī)完成灌裝任務(wù)是在一個(gè)灌裝機(jī)傳送帶上進(jìn)行的，它的進(jìn)瓶、出瓶準(zhǔn)確地灌裝等都要求在平穩(wěn)的工作條件下進(jìn)行。 圖 系統(tǒng)硬件連接圖13 / 68 灌裝機(jī)的傳動(dòng)原理 旋轉(zhuǎn)型自動(dòng)灌裝機(jī)，所用的動(dòng)力都是電動(dòng)機(jī)，其功率一般在 1~3 千瓦之間，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速通常是很高的，而灌裝機(jī)的轉(zhuǎn)速不過(guò)每分鐘幾轉(zhuǎn)，滿(mǎn)足不了灌裝工作的要求，因此，它的傳動(dòng)就需要一套合理的變速系統(tǒng)。 PLC 硬件系統(tǒng)的連接系統(tǒng)采用了 OMRON 的 CPM2A 型號(hào) PLC，其主機(jī)上有 12 點(diǎn)輸入，8 點(diǎn)輸出。CPM2A 的功能比 CPM1A 有新的提升，例如，CPM2A 指令的條數(shù)增加、功能增強(qiáng)、執(zhí)行速度加快，可擴(kuò)展的 I/O 點(diǎn)數(shù)、PC內(nèi)部器件的數(shù)目、程序容量、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量等也都增加了；所有 CPM2A 的 CPU 單元都自帶 RS232C 口，在通信聯(lián)網(wǎng)方面比 CPM1A 改進(jìn)不少。1999 年，OMRON 在推出 CS1 系列的同時(shí)，在小型機(jī)方面相繼推出 CPM2A/CP M2C/CPM2AE、CQM1H 等機(jī)型。能基本滿(mǎn)足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。雖然計(jì)算機(jī)控制技術(shù)已經(jīng)產(chǎn)生，但是 PLC 控制因?yàn)樗母咝阅?、成本低、并且?duì)惡劣的環(huán)境有很強(qiáng)的適應(yīng)能力而在工業(yè)控制的廣泛應(yīng)用中保持優(yōu)勢(shì) [2]。能直接和現(xiàn)場(chǎng)各種單元相連接。（2）編程直觀、簡(jiǎn)單：梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用 PLC 的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。可編程控制器是面向用戶(hù)的專(zhuān)用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，具有以下明顯的特點(diǎn)：（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)：PLC 采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。 可編程控制器對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，是一種無(wú)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(lái)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)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。70 年代中期以后，PLC 已廣泛地使用微處理器作為中央處理器，輸入輸出模塊和外圍電路也都采用了中、大規(guī)模甚至超大規(guī)模的集成電路，這時(shí)的 PLC 已不再是僅有邏輯（Logic ）判斷功能，還同時(shí)具有數(shù)據(jù)處理、PID 調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能。PLC 的基本設(shè)計(jì)思想是把計(jì)算機(jī)功能完善、靈活、通用等優(yōu)點(diǎn)和繼電器控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，控制器的硬件是標(biāo)準(zhǔn)的、通用的。以執(zhí)行邏輯判斷、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能。正是因?yàn)榭删幊炭刂破饔羞@些優(yōu)良的特性，再加上飲料灌裝過(guò)程中有大量的順序控制，所以選用 PLC 來(lái)對(duì)灌裝設(shè)備進(jìn)行控制。系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖如圖 所示。升降機(jī)構(gòu)把升降托盤(pán)頂起，瓶子隨之上升，當(dāng)瓶口卡住閥門(mén)的定心罩時(shí)打開(kāi)多移閥的氣門(mén)，充氣等壓，然后打開(kāi)液門(mén)，進(jìn)行灌液，灌液完畢后進(jìn)行壓力釋放，然后關(guān)閉液門(mén)、氣門(mén)。 汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)的具體流程 系統(tǒng)采用了國(guó)際上較為先進(jìn)的灌裝設(shè)備—旋轉(zhuǎn)型全自動(dòng)灌裝機(jī)。操作時(shí)，在PLC 上編制好的程序作為系統(tǒng)工作的條件。瓶子在灌裝機(jī)中依次完成：進(jìn)氣，進(jìn)液回氣；停止進(jìn)液；排除余液等 4 個(gè)步驟。一臺(tái)上位計(jì)算機(jī)通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)與 PLC 相連，用于生產(chǎn)線(xiàn)的監(jiān)控和產(chǎn)品數(shù)據(jù)的記錄處理。8 / 682 汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 總體設(shè)計(jì)思路根據(jù)要求和目前生產(chǎn)線(xiàn)的具體情況，并結(jié)合目前先進(jìn)裝配系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，確定了以下總體設(shè)計(jì)思路。等壓灌裝法可以減少 CO2 的損失，保持含氣飲料的質(zhì)量，并能防止灌裝中過(guò)量泛泡，保證灌裝計(jì)量準(zhǔn)確。貯液缸是全封閉的，它由貯液室、背壓氣室、回氣室三室組成。但是真空法較之等7 / 68壓法需增加設(shè)備成本，而且，氧氣量對(duì)碳酸飲料的影響不大，在節(jié)能的方面考慮，可直接采用等壓灌裝法。為了減少灌裝時(shí)酒料類(lèi)的液體的含氧氣量，以便延長(zhǎng)產(chǎn)品的保質(zhì)期，采用較大的真空度的—等壓法更有利。對(duì)于一般的食用液料如瓶裝牛奶、瓶裝酒類(lèi)、碳酸飲料等，可以采用真空—等壓法，也可直接采用等壓法。因此本設(shè)計(jì)采用旋轉(zhuǎn)式灌裝機(jī)來(lái)進(jìn)行研究。 灌裝機(jī)以及灌裝方式的確定 灌裝機(jī)的確定 旋轉(zhuǎn)式灌裝機(jī)無(wú)論在生產(chǎn)效率還是在生產(chǎn)質(zhì)量上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于直線(xiàn)型灌裝機(jī)，對(duì)比直線(xiàn)性灌裝機(jī)，旋轉(zhuǎn)式灌裝機(jī)的設(shè)備更高效化、自動(dòng)化和節(jié)能化。 （4）壓力法利用機(jī)械壓力或氣壓，將被灌物料擠入包裝容器內(nèi)，這種方法主要用于灌裝粘度較大的稠性物料，例如灌裝番茄醬、肉糜、牙膏、香脂等。真空法灌裝應(yīng)用面較廣，它即適用于灌裝粘度稍大的液體物料，如油類(lèi)、糖漿等。（3）真空法真空法是在低于大氣壓的條件下進(jìn)行灌裝的，可按兩種方式進(jìn)行：（a）壓差真空式6 / 68即貯液箱內(nèi)處于常壓，只對(duì)包裝容器抽氣使之形成真空，液料依靠貯液箱與待灌容器間的壓差作用產(chǎn)生流動(dòng)而完成灌裝，國(guó)內(nèi)此種方法較常用。這種方法普遍用于含氣飲料，如啤酒、汽水、汽酒等的灌裝。大部分能自由流動(dòng)的不含氣液料都可用此法灌裝，例如白酒、果酒、牛奶、醬油、醋等。 灌裝的基本方法介紹 各種液體產(chǎn)品的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)均不相同，在灌裝過(guò)程中，為了使產(chǎn)品的特性保持不變，必須采用不同的灌裝方法。如圖 ，凡送來(lái)一排空瓶由推瓶板向前推送一次，到送至灌液管的下方時(shí)，閥門(mén)打開(kāi)進(jìn)行灌裝，間歇進(jìn)行操作。圖 灌裝過(guò)程的俯視圖 這種灌裝機(jī)在食品、飲料行業(yè)應(yīng)用最廣泛，如汽水、果汁、啤酒、牛奶的灌裝，此機(jī)主要由流體輸送（即供料系統(tǒng)）、容器輸送（即供瓶系統(tǒng)）、灌裝閥、大轉(zhuǎn)盤(pán)、傳動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)體、自控等部分所組成，其中灌裝閥是保證灌裝機(jī)能否正常工作的關(guān)鍵。第 6 部分是監(jiān)控系統(tǒng)通信的實(shí)現(xiàn)和系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試。（5）論文的主要構(gòu)成 本文第 1 部分對(duì)汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和灌裝設(shè)備的介紹；第 2 部分介紹的是汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)的工藝流程，首先介紹了汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程和傳動(dòng)原理，其次介紹了汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)的其他幾個(gè)重要小部件；第 3 部分介紹的是汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，主要有 PLC 的選型和 PLC 的連接。（c）改善工作環(huán)境。（b）提高經(jīng)濟(jì)效益。（4）汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)方案設(shè)想與優(yōu)點(diǎn) 本課題的目的就是采用現(xiàn)代流行的先進(jìn)控制技術(shù)，設(shè)計(jì)汽水的自動(dòng)灌裝控制系統(tǒng)，通過(guò)軟、硬件功能的組態(tài)實(shí)現(xiàn)汽水灌裝機(jī)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制，表現(xiàn)在：（a）減少事故。（3）我國(guó)灌裝業(yè)的缺陷 我國(guó)的飲料包裝設(shè)備還存在自動(dòng)化程度低、速度慢、破瓶率高、系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定等缺陷。我國(guó)應(yīng)用 PLC 還處于初級(jí)階段，而且局限于鋼鐵、化工、汽車(chē)、機(jī)床、煤炭、電站等領(lǐng)域，其他行業(yè)的應(yīng)用尚未普及，中國(guó)尚有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域等待開(kāi)拓。PLC 產(chǎn)品在抗電磁、噪聲干擾、有害廢氣的腐蝕、高溫、粉塵等方面有很高的能力，能直接和現(xiàn)場(chǎng)各種單元、部件連接，堅(jiān)固耐用，可靠性方面 PLC 的平均無(wú)故障時(shí)間可達(dá) 5 萬(wàn)小時(shí)以上，操作與維修十分方便，功能日益擴(kuò)大。隨后，我國(guó)廣東輕工機(jī)械廠(chǎng)、北京釀酒機(jī)械廠(chǎng)、上?；C(jī)械廠(chǎng)等許多家仿制了不少灌裝線(xiàn)，初步改善了灌裝生產(chǎn)的落后面貌，但灌裝機(jī)械的發(fā)展與國(guó)際先進(jìn)水平的差距仍很大 [8]。我國(guó)在解放前幾乎沒(méi)有灌裝機(jī)械，灌裝生產(chǎn)絕大部分處于手工操作，非常落后。第一臺(tái)商業(yè)用灌裝機(jī)是 Kiefer 公司制造；Horix 公司于 1920 年首次制造了重力灌裝機(jī)，用于灌裝番茄醬，這家公司至今仍生產(chǎn)灌裝機(jī)，二十年代初這幾家公司著手生產(chǎn)回轉(zhuǎn)式灌裝機(jī)，其中 公司制造的是純真空灌裝機(jī)，二十世紀(jì)以來(lái)。人類(lèi)自從采用容器盛裝液體以后，就產(chǎn)生了灌裝方法。關(guān)鍵詞：灌裝機(jī)控制系統(tǒng)；可編程控制器；組態(tài)軟件II / 68AbstractThis paper introduces briefly the programmable logical controller and the century star monitoring software uses in the carbonated drinks filling machine of controlling method and the principle, used the new examination method, and achieve the automation of the entire production line.This paper describes in detail the control system of the carbonated drinks filling machine design steps, a brief introduction of the carbonated drinks filling machine control system and base on the selfindustry and the application of the other trade on autocontrol technique, proposed the frame of the control system based on programmable logical controller. Design the control system of the carbonated drinks filling machine based on the programmable logical controller and designs the control system by OMRON for opening valve, inspecting and picking out the broken bottle. At last, the simulation software of configuration briefly and describe simulation process in detail, there are carbonated drinks production line configuration screen. This design pletes the carbonated drinks production line hardware configuration and software design and uses century star configuration software to monitor realtime system, to achieve the image of the entire design image and practical. Achieve the automation of the carbonated drinks filling machine. Not only improve the labor productivity, but also has farreaching significance of the improvement of quality and yield.Keywords: Carbonated drinks filling machine control system, Programmable Logical Controller, Configuration softwareIII / 68目 錄緒 論 .......................................................................................................................................................11 灌裝控制系統(tǒng)總體介紹 ................................................................................................................4 灌裝機(jī)的主要類(lèi)型 ..................................................................................................................4 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī) ..................................................................................................................4 直線(xiàn)型灌裝機(jī) ..................................................................................................................4 灌裝的基本方法介紹 ..............................................................................................................5 灌裝機(jī)以及灌裝方式的確定 ....