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基于PLC的饮料灌装生产流水线控制系统的设

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摘要

PLC随着计算机和网络通讯技术的发展，企业对生产过程的自动控制和信息通讯

提出了更高的要求。饮料生产线比较复杂，生产环节也很多。其中饮料的灌装就是饮

料生产线上重要的生产环节。

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。其中电机用来控制运送饮料瓶的传送带部分。

本控制系统有两个特点：一是输入、输出设备比较多；二是所需实现的控制是顺

序逻辑控制、模块控制以及计算统计功能。

西门子S7-300系列PLC在模块控制、高速计数和计算方面的功能较强，实现比较

方便。因此本系统选用了S7-300型号的PLC进行控制，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。

采用PLC控制饮料灌装生产线，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S7-300可编程序控制器（PLC）/自动化/智能化

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第1章课题背景研究

1.1饮料灌装生产流水线的概述

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，产量上的飘红，使得对设备市场的需求也呈牛市。

国外灌装与封口设备向高速发展世界灌装机向高速、多用、高精度方向发展，目前部

分灌装生产线已可以在玻璃瓶与塑料容器（聚酯瓶）、碳酸饮料与非碳酸饮料、热灌

装与冷灌装等不同要求和环境下作用。目前碳酸饮料灌装机灌装速度最高已达2000罐

／分，德国H＆K公司灌装机的灌装阀多达165头，SEN公司144头，Krones公司178

头，灌装机直径大至5米，灌装精度0．5ml以下。

非碳酸饮料灌装机灌装阀50～100头，灌装速度最高达1500罐／分，灌装机料槽

转速20～25转／分，速度提高1倍。可以进行茶饮料、咖啡饮料、豆乳和果汁饮料等

多种饮料的热灌装，国外热灌装饮料封口后不再进行二次杀菌。

碳酸饮料常温灌装已酝酿20多年，常温碳酸化可以降低饮料成本，有利环保。非

碳酸饮料充氮系统采用加压方式或液氮滴入方式向铝罐或PET瓶灌注液氮惰性气体，

可以保护容物，减少营养素的损失。

目前PET瓶装茶饮料通常采用热灌装方法，为了降低灌装温度，提高茶饮料风味，

确保产品卫生安全，已开发PET树脂成型使用130℃蒸汽杀菌和特殊灌装头灌装的简便

式无菌包装机，同时正在开发冰咖啡等低酸性饮料两片薄壁罐的无菌包装技术，以实

现薄壁罐的无菌包装。

国灌装生产线全方位发展我国饮料灌装设备基本是在引进设备和技术的基础上发

展起来的，八十年代，引进各种饮料灌装生产线300多条，包括啤酒灌装线达500多

条。

随着工业自动化水平日益提高，众多工业企业均面临着传统生产线的改造和重新设

计问题。PLC是以微处理器为核心的工业控制装置，它将传统的继电器控制系统与计算

机技术结合在一起，近年来在工业自动控制、机电一体化、改造传统产业等方面得到

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普遍应用。作为通用工业控制计算机，其实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的

飞跃，在世界工业控制中发挥着越来越重要的作用.

几年前，自动化技术只占包装机械设计的30%，现在已占50%以上，大量使用了

微电脑设计和机电一体化控制。提高包装机械自动化程度的目的：一是为了提高生产

率；二是为了提高设备的柔性和灵活性；三是为了提高包装机械完成复杂动作的能力。

饮料灌装机用于灌装各种