【正文】 2 控制系統(tǒng)接線圖 ..................................................................................22 ...........................................................................................23 STEP7MICRO/WIN 軟件介紹 ........................................................................23 電氣控制系統(tǒng)程序設計 ....................................................................................25 電氣控制系統(tǒng)流程圖 ..........................................................................25 傳送帶前進 ..........................................................................................26 光電傳感器開始計瓶數(shù) ......................................................................27 噴口下壓 ..............................................................................................28 系統(tǒng)開始進行灌裝 ..............................................................................29 噴口上抬 ..............................................................................................30 PLC 程序調(diào)試 ....................................................................................................31 調(diào)試思路 ..............................................................................................31 調(diào)試結果 ..............................................................................................31總結與體會 ..................................................................................................................34致 謝 ............................................................................................................................35參考文獻 ......................................................................................................................36附錄：系統(tǒng)程序梯形圖 ..............................................................................................371前 言工業(yè)現(xiàn)代化的進程，對生產(chǎn)過程的自動控制和信息通信提出了更高的要求。隨著計算機和網(wǎng)絡通訊技術的發(fā)展，企業(yè)對生產(chǎn)過程的自動控制和信息通訊提出了更高的要求。全自動灌裝生產(chǎn)線是由數(shù)臺自動灌裝機械經(jīng)控制系統(tǒng)進行集中控制，并按照各自功能完成一定任務進行順序、連續(xù)生產(chǎn)的一系列機器組合。我國的飲料罐裝自動化相對于西方發(fā)達國家來講還有很大的差距。鑒于這些問題，我國企業(yè)不斷發(fā)展自身的實力，逐步朝著生產(chǎn)高速化、設備結構合理化、設備的多功能化、設備的綠色化、控制的智能化等方向發(fā)展。 早期的灌裝生產(chǎn)流水線大多數(shù)采用容積泵式、蠕動泵式作為計量方式。例如：灌裝精度和穩(wěn)定性難以保證、更換灌裝規(guī)格困難等。該控制系統(tǒng)可節(jié)省大量電氣元件、導線與原材料,縮短設計周期,減少維修工作量, 提高加工零件合格率,進而提高生產(chǎn)率，而且程序調(diào)整修改方便靈活，提高了設備的柔性和靈活性。 PLC 控制具有編程簡單、工作可靠、使用方便等特點，已經(jīng)在工業(yè)自動化控制領域得到了廣泛的應用。幾年前，自動化技術只占包裝機械設計的 30%，現(xiàn)在已占 50%以上，大量使用了微電腦設計和機電一體化控制。 飲料灌裝機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，早期的灌裝機械大多數(shù)采用容積泵式、蠕動泵式作為計量方法。例如：灌裝精度和穩(wěn)定性難以保證、更換灌裝規(guī)格困難等。PLC 控制具有編程簡單、工作可靠、使用方便等特點，在工業(yè)自動化控制領域廣泛應用。 飲料灌裝裝置主要包括兩部分：恒壓儲液罐灌液和計數(shù)部分。液面低于下線液位時恒壓儲液罐為空。鑒于 PLC 可靠性高、耐惡劣環(huán)境能力強、使用極為方便三大特點，利用PLC 技術平臺自主開發(fā)創(chuàng)新，將機械、電氣和自動化等技術有機結合，將傳統(tǒng)的繼電器 接觸器控制功能用 PLC 代替，構成實用、可靠的飲料灌裝生產(chǎn)線PLC 控制系統(tǒng)。具有整體技術經(jīng)濟效益。設計電控系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)，完成機械結構圖、電氣原理圖和控制程序設計。完成整個系統(tǒng)的方案選型，元件選擇，軟件設計。4) 精度：5mL 相關預備知識 PLC 的定義可編程控制器，簡稱 PLC（Programmable logic Controller）,是指以計算機技術為基礎的新型工業(yè)控制裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 PLC 的基本組成PLC 的基本組成可歸為四大部件：1．中央處理單元（CPU 板）——控制器的核心；42. 輸入部件——連接現(xiàn)場設備與 CPU 之間的接口電路；3. 輸出部件——送出 PLC 運算后得出的控制信息；4. 電源部件——為 PLC 內(nèi)部電路提供能源。PLC 的基本組成框圖如圖 11 所示：圖 11 PLC 的基本組成框圖 PLC 的功能與特點功能：(順序)控制、 控制、數(shù)據(jù)控制 具有數(shù)據(jù)處理能力、通信和聯(lián)網(wǎng) PLC 還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，如定位控制模塊、CRT 模塊。從應用類型來看，PLC 的應用大致可歸納為以下幾個方面： 總體方案設計本次自動飲料灌裝系統(tǒng)生產(chǎn)線是根據(jù)六口自動飲料灌裝系統(tǒng)生產(chǎn)線的原理來設計的，其工作流程及原理如下：首先，人工將飲料瓶放置在自動化生產(chǎn)線上（自動化生產(chǎn)線的寬度僅夠一個瓶身通過，且兩端空隙不超過 2 毫米，瓶與瓶之間無空隙，傳送帶前后端各有一鐵桿攔住所有瓶子，并且兩端各有一光電傳感器計瓶數(shù)） 。計數(shù)至 6 個時，后光電傳感器傳輸信號給 PLC，PLC 控制后攔截桿，后攔截桿攔截第 7 個瓶子，后光電傳感器清零。此時 PLC 傳輸信號給絲杠電機，絲杠電機帶動絲杠使噴口向下運動。當流量計顯示流量達 500ml 時，流量計傳輸信號給 PLC，PLC 關斷噴口電磁閥，噴口停止注水。此后 PLC 控制傳送帶電機帶動傳動帶，前攔截桿收回，瓶子移動，前光電傳感器開始計滿瓶數(shù)。如圖 所示。其下方設置一條滾動的帶傳動設備，使飲料瓶能隨皮帶到達灌裝口。Jeq 主要包括電動機轉子的轉動慣量與滾珠絲杠以及移動部件等折算到電動機轉軸上的轉動慣量等。算得各零部件的轉動慣量如下：滾珠絲杠的轉動慣量 Js=，滑塊折算到絲杠上的轉動慣量 Jw=。由 Jeq=Js+Jw+Jm，帶入數(shù)據(jù)，則計算得加在絲杠電機轉軸上的總轉動慣量Jeq=Js+Jw+Jm=++=。通?？紤]兩種情況：一種是快速上升，另一種是快速下降。設快速上升時電機轉軸所承受的負載轉矩為 Teq，則Teq=Tamax+Tf+T0 (21)式中：Tamax——快升時電動機轉軸上最大加速轉矩，單位為 ； Tf——部件移動時電動機轉軸上的摩擦轉矩，單位為 ； T0——滾珠絲杠預緊后折算到電機轉軸上的摩擦轉矩，單位為；快速空載啟動時折算到電機轉軸上的最大附加轉矩：Tamax=(2π*Jeq*n)/(60t) (22)式中：Jeq ——電機轉軸上總轉動慣量，單位為 ； n——電機的轉速，單位為 r/min； t——電機加速所用時間，單位為 s，在 ~1s 之間??；其中：n=(v max*α)/(360* δ) (23)式中：v max——空載最快移動速度，本機器為 6000mm/min； α——步進電機步矩角，預選電動機為 度； δ——脈沖當量，δ=；將以上各值代入式(23)，算得 n=2500r/min。由式(24)可知，移動部件運動時，折算到電動機轉軸上的摩擦轉矩為：Tf=(F 摩 *Ph)/( 2πηi)=(15*)/(2***2)=滾珠絲杠預緊后折算到電動機轉軸上的附加摩擦轉矩：T0=(FYJ*Ph)(1η 02)/( 2πηi) (26)式中：F YJ——滾珠絲杠的預緊力，一般取滾珠絲杠工作載荷 FM 的 1/3，單位為 N； η 0——滾珠絲杠未預緊時的傳動效率，一般取 η 0=；由于滾珠絲杠副的傳動效率很高，所以有式(26)算出的 T0 值很小，與Tamax 和 Tf 比起來，通常可以忽略不計。對于開環(huán)控制，一般應在 ~4 之間選10取。 傳送帶電機的選擇1）傳送帶電機的初選若傳送帶滾筒直徑 D=70mm，左右滾筒用 45鋼實心柱型，滾筒長約100mm(支撐部分不包含在內(nèi))，已知 45鋼的密度為 ρ=。這時傳送帶上瓶子的最大質(zhì)量為 10kg，傳送帶的最大速度為 。若此時加上支撐部分的質(zhì)量，則總質(zhì)量為。傳送帶上的瓶子質(zhì)量折算到電機主軸上的轉動慣量為：J2=(365w/4g)*(v/n) 2 (27)式中：w——傳送帶上的最大重量，單位為 N，此處 w=10kg*； v——傳送帶上瓶子的速度，單位為 m/s； n——滾筒的轉速，單位為 r/s；其中 v/n 簡化得 v/n=πD，代入得： J2=365*10*(*)2/4=?？傓D動慣量 J0= J1+ J2+ J3=++=。 滾珠絲杠副的計算 最大工作載