基于PLC 的饮料灌装生产流水线控制系统的研究 - 漯河技师学院.PDF

基于PLC 的饮料灌装生产流水线控制系统的研究 宋扬 漯河技师学院 摘要：本文主要介绍的是基于PLC 的饮料灌装生产流水线的控 制系统。该控制系统主要由一台PLC、交流异步电机、液罐、 多个灌装状态检测传感器、故障报警蜂鸣器、产量统计显示器 等组成，能够实现对空瓶进行运送、灌装，对满瓶进行运送及 计数，手动复位，故障报警等功能。系统的研究包括硬件和软 件。采用S7-300 型号的PLC 进行控制，计数功能较强，实现 比较方便，既满足了控制系统所需的I/O 点数，又满足了被控 对象的控制要求，实现了饮料生产线的自动化、智能化。对劳 动生产率的提高，饮料质量和产量的提高具有深远的意义。 关键词：西门子S7-300PLC 饮料灌装 生产流水线 智能化 近年来，饮料工业发展迅猛，碳酸饮料、果汁饮料、蔬菜汁饮料、 含乳饮料、瓶装饮用水、茶饮料等品种不断丰富，产量上的不断需求使 得对设备市场的需求也不断增加。 由于PLC 可靠性高、耐恶劣环境能力强、使用极为方便三大特点， 利用PLC 技术平台自主开发创新，将机械、电气和自动化等技术有机结 合，将传统的继电器接触器控制功能用PLC 代替，构成实用可靠的饮 料灌装生产线PLC 控制系统。早期的灌装生产流水线大多数采用容积泵 式、蠕动泵式作为计量方式。这些方式存在一些缺点。例：灌装精度和 稳定性难以保证、更换灌装规格困难等。本系统采用的饮料分装计量是 通过时间和单位时间流量来确定的，计量精度由可编程控制器(PLC)控制 确定。并且本系统还具有数据统计和故障报警功能，能够准确的将生产 情况告知用户，使用户能灵活的调整生产方式，方便的了解到设备的即 时运行状态。 可编程控制器的缩写为PLC (Programable Logical Controller)， 是将计算机技术、自动化技术和通信技术融为一体，专为工业环境下应 1 用而设计的控制设备。它具有编程简单、工作可靠、使用方便等特点， 已在工业自动化控制领域得到了广泛的应用。 本文对饮料灌装生产流水线的硬件和软件进行了研究。其中硬件部 分包括PLC 的选型与硬件配置，硬件模块的选择以及外部接口电路的设 计；软件部分主要包括灌装生产线控制程序的设计及运行原理说明。饮 料灌装生产流水线主要能实现以下目的： (1)系统在自动操作模式下，一旦启动，电动机正转，传送带运行， 空瓶达到灌装位置时，电动机停转，灌装阀门打开，灌装时间到，灌装 阀门关闭，电动机正转，传送带继续运行。 (2)在手动模式下，可通过点动按钮使电动机正转或反转，用于调试 设备，也可通过复位按钮对计数统计值进行清零。 (3)当设备发生故障时，控制系统立即响应，故障消除后，按下故障 复位按钮，生产线自动运行。 生产流水线是生产型企业最常用的制造产品的形式，它是由一群人 或机器人在一个接一个的完成一项半成品或成品的加工及检验和包装， 由于是有些采用行走的输送带承载被加工的物品，因此被称为流水线生 产。 生产流水线的形式主要有以下几种：板链式装配流水线，其承载的 产品比较重，但生产的节拍不是很快，可以实现产品的爬坡及产品的平 稳输送；滚筒式流水线承载的产品类型广泛，所受限制少；皮带式流水 线承载的产品比较轻，形状限制少，也可以实现产品的爬坡转向和平稳 输送，以及轻型物料或产品较长距离的输送。 生产线由瓶子传送带和灌装液罐组成，传送带由电动机驱动。可以 正转和反转。电动机正转时，传送的瓶子依次通过空瓶、灌装、满瓶和 终端4 个工位。 2 自动化生产线的控制台可以用普通的控制面板实现，也可以用 HMI (人机界面)设备实现。控制面板上有启动/停止按钮、急停按钮、下 位/上位选择开关、手动/ 自动选择开关、正反转点动按钮、故障复位按 钮、计数清零按钮及各种指示灯等。 欲完成以上的控制动作，需要通过可编程控制器来实现对生产线的 控制。 自动化生产线模型设计了手动和自动两种工作模式。手动模式用于 设备的调试和计数统计的复位。自动模式下允许启动生产线运行。 控制系统中包括紧急情况的处理以及故障诊断与显示报警功能。 (1)急停功能 当设备发生故障时，按下急停按钮，停止设备的一切运行。 (2)手动