流水線自動(dòng)灌裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)

流水線自動(dòng)灌裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要隨著自動(dòng)化水平的提高，企業(yè)對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線控制的要求也越來(lái)越高。為了實(shí)現(xiàn)高效率生產(chǎn)體系，將PLC自動(dòng)化裝置與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)高速率、高智能、高環(huán)保的灌裝流水線工控自動(dòng)控制功能。通過(guò)設(shè)置IO變量和內(nèi)存變量進(jìn)行模擬仿真，介紹了PLC灌裝流水線系統(tǒng)的應(yīng)用和工作原理，實(shí)現(xiàn)了飲料灌裝的自動(dòng)化生產(chǎn)。本文給出了詳細(xì)的灌裝方法原理流程和PLC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理流程，描述了項(xiàng)目的可行性與功能的結(jié)構(gòu)原理，實(shí)現(xiàn)了PLC飲料灌裝的生產(chǎn)過(guò)程，顛覆了傳統(tǒng)的灌裝生產(chǎn)線技術(shù)。本文主要描述了基于PLC的灌裝流水線系統(tǒng)的方案分析、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)及PLC組態(tài)編程模擬仿真過(guò)程及其調(diào)試問(wèn)題的解決方法。關(guān)鍵詞：PLC自動(dòng)化裝置，PLC灌裝流水線，可編程控制系統(tǒng)

目錄TOC\o"1-3"\h\u101531.緒論 IV1.緒論1.1研究背景我目前為止我國(guó)飲料輸液灌裝的設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)水平相對(duì)西方發(fā)達(dá)國(guó)家而言仍然普遍存在較大技術(shù)差距，設(shè)備陳舊,技術(shù)落后,成了一直阻礙我國(guó)飲料灌裝制造工藝設(shè)備行業(yè)快速穩(wěn)定發(fā)展的嚴(yán)峻社會(huì)挑戰(zhàn)。鑒于這些突出問(wèn)題,我國(guó)的機(jī)械企業(yè)不斷努力提升自己的機(jī)械綜合生產(chǎn)管理水平和綜合實(shí)力,逐步朝著機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)高速化、機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的科學(xué)化、機(jī)械設(shè)備的多樣化、機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)綠色化、管理上的智能化五大方向發(fā)展進(jìn)行。PLC(一種可編程工業(yè)控制器)是一種專(zhuān)為應(yīng)用數(shù)字化和微運(yùn)算控制技術(shù)以及應(yīng)用于各種工業(yè)控制場(chǎng)合中所有的需要同時(shí)進(jìn)行的控制應(yīng)用而進(jìn)行開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)設(shè)計(jì)的工業(yè)電子控制設(shè)備。PLC穩(wěn)定性強(qiáng)、可控性有優(yōu)秀，便于調(diào)控適用于各種工業(yè)生產(chǎn)。隨著當(dāng)前我國(guó)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化應(yīng)用程度的日益逐步加深,許多大型現(xiàn)代工業(yè)制造公司都正開(kāi)始面臨對(duì)一些傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)線設(shè)備進(jìn)行重新改造、并且需要進(jìn)行重新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的困難。PLC一種可編輯的程序控制器系統(tǒng)是以高級(jí)微處理器軟件為主要設(shè)計(jì)基礎(chǔ)為控制核心的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制管理設(shè)備,它將我國(guó)傳統(tǒng)的機(jī)械繼電器自動(dòng)控制管理系統(tǒng)和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制技術(shù)緊密地緊接結(jié)合在一起,近年來(lái)已經(jīng)在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程管理中的機(jī)械自動(dòng)控制、機(jī)電設(shè)備融合以及一體化、改造以及傳統(tǒng)機(jī)械行業(yè)等各個(gè)方面都已經(jīng)得到了普遍的廣泛應(yīng)用。作為一種國(guó)際通用的新型工業(yè)過(guò)程控制邏輯計(jì)算機(jī),其已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)工業(yè)過(guò)程控制邏輯領(lǐng)域的工業(yè)接線控制邏輯向工業(yè)存儲(chǔ)控制邏輯方向轉(zhuǎn)變的巨大歷史飛躍,在一個(gè)全球化的工業(yè)過(guò)程控制中已經(jīng)開(kāi)始發(fā)揮了越來(lái)越重要的主導(dǎo)作用。幾年前,自動(dòng)化包裝技術(shù)只是已經(jīng)占到了我國(guó)包裝行業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的30%,現(xiàn)在己經(jīng)達(dá)到占50%以上,大量地被應(yīng)用起來(lái)使。采用了基于傳統(tǒng)的采用微電腦工程設(shè)計(jì)與機(jī)電結(jié)合一體化的過(guò)程控制管理系統(tǒng)。提高我國(guó)食品包裝技術(shù)工藝和食用機(jī)械的工業(yè)自動(dòng)化制造水平主要體現(xiàn)有兩個(gè)目的方面:一者就是為了通過(guò)改善和不斷增加工業(yè)生產(chǎn)率;二者就是為了通過(guò)改善和不斷增強(qiáng)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)動(dòng)柔性與操作靈活性;三者就是以此目的來(lái)不斷提升食品包裝工藝機(jī)械在各種復(fù)雜機(jī)械運(yùn)動(dòng)中所能夠完成的工作能力。飲料的灌裝設(shè)備主要由兩個(gè)組成部分:恒壓貯存罐，以及檢測(cè)部分。恒壓貯液罐內(nèi)灌液壓閥不封,里面還安裝有一個(gè)上限上線液位液壓傳感器和一個(gè)下線下限液位液壓傳感器,它們被飲料淹沒(méi)的那個(gè)時(shí)候都已經(jīng)是1的狀態(tài)。當(dāng)恒壓液面高度下線低于規(guī)定接近高度下線的恒壓液位值時(shí),恒壓液罐進(jìn)藥閥打開(kāi),當(dāng)其飲料達(dá)到指定值的時(shí)候，恒壓罐中的閥門(mén)關(guān)閉，依次維持內(nèi)部飲料的恒定。[1]。1.2研究意義在食品制造行業(yè)幾十年的發(fā)展過(guò)程中，飲料行業(yè)取得了很大的發(fā)展，與此同時(shí)綠色保健飲品開(kāi)始受到社會(huì)大眾對(duì)關(guān)注，體現(xiàn)了我國(guó)人民對(duì)高水平生活水平的向往和追求，也體現(xiàn)了市場(chǎng)對(duì)各個(gè)不同的需求對(duì)象的關(guān)注[2]。在飲料制造技術(shù)發(fā)展的時(shí)間里面，飲料行業(yè)取得了很大的發(fā)展，與此同時(shí)綠色保健飲品開(kāi)始受到社會(huì)大眾對(duì)關(guān)注，體現(xiàn)了我國(guó)人民對(duì)高水平生活的向往和追求，也體現(xiàn)了市場(chǎng)對(duì)各個(gè)不同的需求對(duì)象的關(guān)注。在這個(gè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的時(shí)代，企業(yè)能否取得長(zhǎng)足的發(fā)展主要取決于兩個(gè)方面，一是產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題，二是產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)的高低。這兩個(gè)指標(biāo)同時(shí)影響著企業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。飲料灌裝行業(yè)為了滿足社會(huì)的發(fā)展需求和客戶對(duì)產(chǎn)品的要求，對(duì)其進(jìn)行論市場(chǎng)調(diào)查，得知用戶們都喜歡灌裝精度好的產(chǎn)品，由衷喜愛(ài)灌裝合格的產(chǎn)品。那么在此背景下，本次設(shè)計(jì)基于PLC來(lái)完成一款自動(dòng)化飲料灌裝系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的發(fā)展，提高飲料灌裝精度。使得產(chǎn)品保持一致，提高美觀度。基于傳統(tǒng)灌裝生產(chǎn)線的控制過(guò)程主要是用接觸器物理接觸控制，但接觸器使用復(fù)雜性高，且智能化程度不夠，生產(chǎn)效率跟不上[3]。而PLC是集自動(dòng)化控制系統(tǒng)和傳統(tǒng)接觸器的結(jié)合，不僅克服了傳統(tǒng)繼電接觸性差，不穩(wěn)定等問(wèn)題，還結(jié)合了計(jì)算機(jī)技術(shù)，不僅利于維修檢測(cè)，編程語(yǔ)言也是簡(jiǎn)單易懂，采用梯形圖指令，讓用戶更容易上手。用戶根據(jù)說(shuō)明書(shū)使用，即可掌握PLC的操作方法[4]。自動(dòng)化系統(tǒng)完全能夠取代傳統(tǒng)人工灌裝，有效提高了灌裝效率和灌裝精確率，并且提高了灌裝生產(chǎn)線自動(dòng)程度。在這個(gè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的時(shí)代，企業(yè)能否取得長(zhǎng)足的發(fā)展主要取決于兩個(gè)方面，一是產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題，二是產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)的高低。這兩個(gè)指標(biāo)同時(shí)影響著企業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀相對(duì)于國(guó)外的灌裝流水線技術(shù)，我國(guó)由于技術(shù)不夠先進(jìn)，大部分都是采取傳統(tǒng)手工灌裝，或者使用一些國(guó)外落后的技術(shù)設(shè)施去生產(chǎn)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的日漸發(fā)展，這才開(kāi)始慢慢引進(jìn)了一些國(guó)外高進(jìn)技術(shù)灌裝生產(chǎn)設(shè)備。同時(shí)我國(guó)也在自主研發(fā)，使我國(guó)自動(dòng)灌裝流水線行業(yè)步入正軌[5]。自主研發(fā)的灌裝生產(chǎn)設(shè)備使我國(guó)在飲料灌裝流水線生產(chǎn)技術(shù)上有了新的突破。我國(guó)的灌裝流水線系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了模仿、引進(jìn)外來(lái)自動(dòng)灌裝流水線技術(shù)的過(guò)程，經(jīng)過(guò)不斷自主研發(fā)發(fā)展后，我國(guó)的灌裝流水線技術(shù)逐步有了顯著提高。國(guó)內(nèi)出現(xiàn)很多自主研發(fā)的生產(chǎn)設(shè)備，比如在灌裝過(guò)程中灌裝設(shè)備會(huì)在伸入瓶?jī)?nèi)時(shí)，動(dòng)作較為準(zhǔn)確且緩慢上升，保證灌裝的液體不會(huì)溢出來(lái)，實(shí)現(xiàn)了環(huán)保節(jié)約成本，且灌裝容量也會(huì)通過(guò)PLC處理器處理后在屏幕顯示出來(lái)。通過(guò)PLC的HMI程序解決了灌裝流水線系統(tǒng)不能進(jìn)行熱灌裝等難題。我們?cè)诩橙?guó)外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，也在不斷探索新的技術(shù)瓶頸，不能完全依賴進(jìn)口技術(shù)，通過(guò)自主研發(fā)出來(lái)的東西才能更好地發(fā)展國(guó)內(nèi)自動(dòng)灌裝流水線生產(chǎn)技術(shù)[6]。我國(guó)目前飲料制作領(lǐng)域飛速發(fā)展，到達(dá)2005的時(shí)候，我國(guó)飲料制作領(lǐng)域突破了1109，049，23萬(wàn)元總產(chǎn)值。同比2004來(lái)說(shuō)，增加了接近25%的產(chǎn)值。我國(guó)近些年來(lái)主要圍繞飲料高效灌裝，安全灌裝，無(wú)人看管灌裝的方向去走。在機(jī)械制造，化學(xué)化工，飲料食品，醫(yī)療衛(wèi)生等種種行業(yè)當(dāng)中都應(yīng)用廣泛，機(jī)械印刷，飲料灌裝，食品制造，照明系統(tǒng)，流水線生產(chǎn)等方面也都廣泛的采用PLC進(jìn)行控制?，F(xiàn)代生產(chǎn)過(guò)程中，用PLC進(jìn)行過(guò)程控制的例子有很多，在機(jī)械制造，化學(xué)化工，飲料食品，醫(yī)療衛(wèi)生等種種行業(yè)當(dāng)中都應(yīng)用廣泛，機(jī)械印刷，飲料灌裝，食品制造，照明系統(tǒng)，流水線生產(chǎn)等方面也都廣泛的采用PLC進(jìn)行控制。在國(guó)外飲料銷(xiāo)售金額已超過(guò)1920億美元，每年以7%的速度增長(zhǎng)。第一臺(tái)PLC于1969年在美國(guó)誕生，于1971年日本生產(chǎn)出自己的第一臺(tái)PLC機(jī)器。PLC技術(shù)經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，在美國(guó)、德國(guó)等老牌資本主義發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家都得到了巨大的發(fā)展，并且促進(jìn)這些國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，這種技術(shù)呈現(xiàn)出多功能、高速度高產(chǎn)量、技術(shù)含量高可靠性高和編程語(yǔ)言多樣化等特點(diǎn)。并且也方便了人們生活的方方面面。在諸多方面也得到了人們廣泛的肯定。所以在國(guó)外很早的將PLC技術(shù)就引入到了飲料灌裝制造中。并且有了很好的成果。國(guó)外的灌裝流水線發(fā)展較早，流水線的設(shè)備比較完善。管理與自動(dòng)控制一體與機(jī)電一體化是目前流水線灌裝的一大發(fā)展趨勢(shì)。以德國(guó)為例，其無(wú)論是計(jì)量、還是制造亦或者是技術(shù)性能方面在世界上都是處于一流的水平。德國(guó)HK公司灌裝閥可高達(dá)160多頭，灌裝效率高達(dá)2010灌每分鐘，灌溉精度可達(dá)0.5ML以下[7]。

2.系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)分析2.1系統(tǒng)灌裝方法灌裝方法采用恒量灌裝法，在數(shù)據(jù)詞典設(shè)置內(nèi)存變量液位值，當(dāng)灌裝液位達(dá)到液位設(shè)定值時(shí)，灌裝傳感器關(guān)閉，灌裝設(shè)備停止灌裝。采用恒量灌裝法的好處就是利用傳感器與變量設(shè)定值之間的關(guān)系，能夠準(zhǔn)確灌裝，即能減少浪費(fèi)，又能根據(jù)瓶子大小去設(shè)置灌裝量，具備多功能調(diào)節(jié)，用途較廣泛[8]。2.2系統(tǒng)灌裝結(jié)構(gòu)分析灌裝流水線系統(tǒng)主要由傳送帶電機(jī)、傳送帶、液位、灌裝、加蓋、包裝四種傳感器等設(shè)備組成；傳送帶電機(jī)的啟動(dòng)、暫停、復(fù)位、灌裝設(shè)備的上下移動(dòng)暫停、瓶子的左右移動(dòng)暫停、各狀態(tài)指示燈、傳感器的感應(yīng)等都是由PLC控制系統(tǒng)控制的；具有自動(dòng)化程度高、工作效率快、方便控制檢修等優(yōu)點(diǎn)[9]。2.3系統(tǒng)的工作過(guò)程原理按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，傳送帶電機(jī)啟動(dòng)，傳送帶運(yùn)行，瓶子開(kāi)始移動(dòng)，當(dāng)瓶子到達(dá)灌裝或加蓋或包裝傳感器位置時(shí)，瓶子暫停，執(zhí)行灌裝、加蓋或包裝動(dòng)作；執(zhí)行灌裝動(dòng)作時(shí)，當(dāng)灌裝容積到達(dá)液位傳感器設(shè)定值時(shí)，停止灌裝；執(zhí)行加蓋和包裝動(dòng)作時(shí)，通過(guò)定時(shí)器設(shè)定值2秒，即2秒完成加蓋或包裝動(dòng)作；完成包裝后，計(jì)數(shù)完成數(shù)量+1。按下暫停按鍵，所有傳感器和傳送帶電機(jī)都關(guān)閉，處于待命狀態(tài)。按下復(fù)位按鍵時(shí)，所有傳感器、傳送帶電機(jī)都置零，回到最初狀態(tài)[10]。2.4系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法流程圖首先按下SB1啟動(dòng)按鍵時(shí)，傳送帶開(kāi)始運(yùn)行，指示燈亮綠燈，當(dāng)瓶子到達(dá)灌裝傳感器位置時(shí)，灌裝傳感器觸發(fā)，灌裝傳感器指示燈亮綠燈，傳送帶指示燈亮紅燈，此時(shí)開(kāi)始灌裝，當(dāng)灌裝容量達(dá)到100時(shí)，液位傳感器觸發(fā)，停止灌裝，灌裝指示燈亮紅燈，傳送帶運(yùn)行亮綠燈，此時(shí)液位傳感器關(guān)閉；瓶子到達(dá)加蓋傳感器時(shí)，加蓋傳感器觸發(fā)，指示燈亮綠燈，傳送帶指示燈紅燈，執(zhí)行加蓋動(dòng)作，2s后，加蓋傳感器指示燈紅燈，傳送帶繼續(xù)運(yùn)行綠燈；到達(dá)包裝位置時(shí)，包裝傳感器觸發(fā)指示燈亮綠燈，傳送帶紅燈，2s后包裝完成，計(jì)數(shù)指示燈亮；綠燈代表包裝完成數(shù)量+1，傳送帶指示燈綠燈，繼續(xù)運(yùn)行。當(dāng)按下SB3暫停按鍵時(shí)，傳送帶暫停工作；當(dāng)按下復(fù)位按鍵SB2時(shí)，所有傳感器指示燈置零。系統(tǒng)流程圖如2-1所示。圖2-1系統(tǒng)流程圖

3.PLC灌裝流水線系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1PLC的簡(jiǎn)介PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)是結(jié)合計(jì)算機(jī)、工控、網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)形成的新一代自動(dòng)控制系統(tǒng)，它能夠代替接觸器等傳統(tǒng)設(shè)備去實(shí)現(xiàn)控制功能。PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單易操作、應(yīng)用廣泛、生產(chǎn)效率高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。3.2PLC的選擇選擇合適的PLC型號(hào)對(duì)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是很重要的。PLC型號(hào)的選擇首先要根據(jù)功能和實(shí)際使用情況，去選擇造價(jià)成本低且效率高的PLC機(jī)型。因此基于PLC的灌裝飲料系統(tǒng)是選自三菱FX2N系列。FX2N系列具有體積小，速度快，高性能和所有方面都是相當(dāng)于FX系列中最高檔次的超小形程序裝置。由于本控制系統(tǒng)有兩個(gè)特點(diǎn)：一是輸入輸出設(shè)備多，二是控制模塊多，且是順序控制邏輯。而PLC的選擇主要考慮以下幾點(diǎn)：一是根據(jù)IO點(diǎn)數(shù)去選擇是否支持拓展支架的CPU，二是根據(jù)信號(hào)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)接口的形式，選擇支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊的CPU。因此選擇FX2N系列既滿足了IO點(diǎn)數(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊的需要，又滿足了被控對(duì)象的控制要求[11]。3.3PLC系統(tǒng)的工作原理PLC系統(tǒng)的工作原理包含三個(gè)模塊，輸入采樣模塊、程序執(zhí)行模塊和輸出模塊三個(gè)模塊。輸入、執(zhí)行、輸出過(guò)程為一個(gè)掃描周期。輸入采樣模塊是通過(guò)PLC控制器以掃描方法讀寫(xiě)輸入數(shù)據(jù)，并保存到I/O對(duì)應(yīng)單元內(nèi)。輸入的采樣結(jié)束后開(kāi)始進(jìn)入程序執(zhí)行模塊。程序執(zhí)行模塊是通過(guò)PLC控制器有秩序地掃描梯形圖。掃描結(jié)束后進(jìn)入輸出模塊，通過(guò)PLC控制器就進(jìn)入輸出刷新模塊。與此CPU根據(jù)I/O區(qū)域?qū)?yīng)的輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新解析，再通過(guò)輸出電路傳輸?shù)较鄳?yīng)的輸出設(shè)備[12]。3.4IO分配表本設(shè)計(jì)灌裝流水線系統(tǒng)有7個(gè)輸入端口，5個(gè)輸出端口。IO分配表如表3-1所示。元器件說(shuō)明SB4灌裝傳感器SB6加蓋傳感器表3-1IO分配表3.5系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)傳送帶主要通過(guò)傳送帶電機(jī)M1去驅(qū)動(dòng)運(yùn)行，通過(guò)接觸器KM1去控制傳送帶電機(jī)的運(yùn)行和暫停，并且通過(guò)熱繼電器FR1去提供過(guò)載保護(hù)，當(dāng)過(guò)壓或者過(guò)流時(shí)，熱繼電器就會(huì)斷開(kāi)，電機(jī)停止運(yùn)行；三相電源通過(guò)斷路器QF1-3引入，QF斷路器也具備短路保護(hù)功能。其灌裝過(guò)程的主電路如3-1圖所示。圖3-7主控制電路圖

4.PLC灌裝流水線系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1PLC組態(tài)編程及程序設(shè)計(jì)原理組態(tài)王是一款適合模擬仿真的模擬軟件，是新型的工業(yè)自控系統(tǒng)集計(jì)算機(jī)軟件、硬件為一體的閉合系統(tǒng)。它是基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行編程的。組態(tài)王通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊與一些常用I/O設(shè)備進(jìn)行聯(lián)機(jī)運(yùn)行。I/O設(shè)備包括有可編程自控模塊、各種儀器儀表等。組態(tài)王主要采用ActiveX技術(shù)去驅(qū)動(dòng)，聯(lián)合程序和組態(tài)王使系統(tǒng)運(yùn)行速率更快更穩(wěn)定。它具備實(shí)用性、安全性好、綠色環(huán)保、操作簡(jiǎn)易、開(kāi)發(fā)周期短等特點(diǎn)。通過(guò)組態(tài)王調(diào)試仿真測(cè)試之后，該控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)檢測(cè)瓶子的位置并進(jìn)行相應(yīng)的灌裝、加蓋、包裝等操作，并能夠高效率地實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的要求。此外，該系統(tǒng)的抗干擾能力、環(huán)境適應(yīng)性、安全性較高、操作方便、程序簡(jiǎn)便易懂、實(shí)用性較高[13]?；赑LC的灌裝飲料系統(tǒng)是選自三菱FX2N系列，采用設(shè)置IO變量和內(nèi)存變量，聯(lián)合OPC，實(shí)現(xiàn)組態(tài)模擬仿真。設(shè)置啟動(dòng)、暫停、復(fù)位、灌裝傳感器、液位傳感器、加蓋傳感器、包裝傳感器、運(yùn)行指示燈、傳送帶電機(jī)、灌裝、加蓋、包裝為IO變量，旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)1、移動(dòng)2、瓶子1、瓶子2、計(jì)數(shù)1、計(jì)數(shù)2、液位、標(biāo)簽等為內(nèi)存變量，建立主畫(huà)面，將各個(gè)變量關(guān)聯(lián)到對(duì)應(yīng)的設(shè)備上，再采用事件命令語(yǔ)言，使畫(huà)面運(yùn)行更穩(wěn)定。組態(tài)王畫(huà)面如圖4-1所示。畫(huà)面命令語(yǔ)言如下：if(\\本站點(diǎn)\運(yùn)行指示燈==1){if(\\本站點(diǎn)\傳送帶電機(jī)==1)\\本站點(diǎn)\旋轉(zhuǎn)=\\本站點(diǎn)\旋轉(zhuǎn)+1;if(\\本站點(diǎn)\旋轉(zhuǎn)==12)\\本站點(diǎn)\旋轉(zhuǎn)=0;/////瓶子1if(\\本站點(diǎn)\瓶子1==1&&\\本站點(diǎn)\傳送帶電機(jī)==1)\\本站點(diǎn)\移動(dòng)1=\\本站點(diǎn)\移動(dòng)1+20;if(\\本站點(diǎn)\移動(dòng)1==200||\\本站點(diǎn)\移動(dòng)2==200){\\本站點(diǎn)\罐裝傳感器=1;}else\\本站點(diǎn)\罐裝傳感器=0;if(\\本站點(diǎn)\移動(dòng)1==400||\\本站點(diǎn)\移動(dòng)2==400){\\本站點(diǎn)\加蓋傳感器=1;}else\\本站點(diǎn)\加蓋傳感器=0;if(\\本站點(diǎn)\移動(dòng)1==600||\\本站點(diǎn)\移動(dòng)2==600){\\本站點(diǎn)\包裝傳感器=1;}if(\\本站點(diǎn)\移動(dòng)1!=600&&\\本站點(diǎn)\移動(dòng)2!=600)\\本站點(diǎn)\包裝傳感器=0;/////////if(\\本站點(diǎn)\移動(dòng)1==600)\\本站點(diǎn)\計(jì)數(shù)1=\\本站點(diǎn)\計(jì)數(shù)1+1;if(\\本站點(diǎn)\計(jì)數(shù)1==10){\\本站點(diǎn)\移動(dòng)1=0;\\本站點(diǎn)\標(biāo)簽=0;\\本站點(diǎn)\傳送帶電機(jī)=1;\\本站點(diǎn)\計(jì)數(shù)1=0;}if(\\本站點(diǎn)\罐裝==1&&\\本站點(diǎn)\移動(dòng)1==200)\\本站點(diǎn)\液位=\\本站點(diǎn)\液位+10;if(\\本站點(diǎn)\液位==100&&\\本站點(diǎn)\移動(dòng)1==200){\\本站點(diǎn)\液位傳感器=1;}if(\\本站點(diǎn)\移動(dòng)1==220){\\本站點(diǎn)\液位=0;\\本站點(diǎn)\液位傳感器=0;}if(\\本站點(diǎn)\包裝==1&&\\本站點(diǎn)\移動(dòng)1==600)\\本站點(diǎn)\標(biāo)簽=1;/////瓶子2if(\\本站點(diǎn)\瓶子2==1&&\\本站點(diǎn)\傳送帶電機(jī)==1)\\本站點(diǎn)\移動(dòng)2=\\本站點(diǎn)\移動(dòng)2+20;/////////if(\\本站點(diǎn)\移動(dòng)2==600)\\本站點(diǎn)\計(jì)數(shù)2=\\本站點(diǎn)\計(jì)數(shù)2+1;if(\\本站點(diǎn)\計(jì)數(shù)2==10){\\本站點(diǎn)\移動(dòng)2=0;\\本站點(diǎn)\標(biāo)簽2=0;\\本站點(diǎn)\傳送帶電機(jī)=1;\\本站點(diǎn)\計(jì)數(shù)2=0;}if(\\本站點(diǎn)\罐裝==1&&\\本站點(diǎn)\移動(dòng)2==200)\\本站點(diǎn)\液位2=\\本站點(diǎn)\液位2+10;if(\\本站點(diǎn)\液位2==100&&\\本站點(diǎn)\移動(dòng)2==200){\\本站點(diǎn)\液位傳感器=1;}if(\\本站點(diǎn)\移動(dòng)2==220){\\本站點(diǎn)\液位2=0;\\本站點(diǎn)\液位傳感器=0;}if(\\本站點(diǎn)\包裝==1&&\\本站點(diǎn)\移動(dòng)2==600)\\本站點(diǎn)\標(biāo)簽2=1;}圖4-1組態(tài)王畫(huà)面當(dāng)按下啟動(dòng)按鍵時(shí)，傳送帶電機(jī)開(kāi)始啟動(dòng)，瓶子1開(kāi)始以20+速度移動(dòng)；當(dāng)瓶子1移動(dòng)到灌裝傳感器位置時(shí)，灌裝傳感器啟動(dòng)，傳送帶電機(jī)暫停，灌裝指示燈變綠色，開(kāi)始灌裝，此時(shí)液位指示燈亮，開(kāi)始以10+速度計(jì)數(shù)，當(dāng)液位計(jì)數(shù)到100時(shí)停止灌裝，瓶子1繼續(xù)以20+速度前進(jìn)；當(dāng)瓶子1到達(dá)加蓋傳感器時(shí)和包裝傳感器時(shí)，步驟一樣，只要瓶子到達(dá)傳感器位置，傳送帶電機(jī)就暫停，執(zhí)行相應(yīng)任務(wù)；瓶子2與瓶子1程序設(shè)置一樣，運(yùn)行步驟也一樣，以此類(lèi)推；當(dāng)按下暫停按鍵時(shí)，所有指令都暫停，程序不執(zhí)行待機(jī)；當(dāng)按下復(fù)位按鍵時(shí)，所有指令都置零取消，返回初始狀態(tài)。4.2程序流程圖按下啟動(dòng)按鈕X0，常開(kāi)開(kāi)關(guān)X0閉合，運(yùn)行指示燈Y0通，此時(shí)運(yùn)行指示燈亮，運(yùn)行指示燈開(kāi)關(guān)Y0閉合，形成自鎖；此時(shí)中間繼電器M0啟動(dòng)，上升沿開(kāi)關(guān)M0觸發(fā)閉合，傳送帶電機(jī)Y1通，傳送帶電機(jī)Y1被置位啟動(dòng)；啟動(dòng)運(yùn)行梯形圖如圖4-2所示。圖4-2啟動(dòng)運(yùn)行梯形圖當(dāng)瓶子到達(dá)灌裝、加蓋、包裝傳感器位置時(shí)，X3灌裝傳感器、X5加蓋傳感器、X6包裝傳感器三個(gè)傳感器開(kāi)關(guān)觸碰動(dòng)作，信號(hào)由0-1，觸發(fā)上升沿開(kāi)關(guān)，使上升沿開(kāi)關(guān)閉合，Y1傳送帶電機(jī)復(fù)位，傳送帶暫停運(yùn)行；即當(dāng)瓶子到達(dá)灌裝傳感器、加蓋傳感器或包裝傳感器任意一個(gè)位置時(shí)，電動(dòng)機(jī)暫停。瓶子暫停動(dòng)作梯形圖如圖4-3所示。圖4-3瓶子暫停動(dòng)作梯形圖4.3系統(tǒng)梯形圖設(shè)計(jì)當(dāng)瓶子到達(dá)灌裝傳感器位置時(shí)，灌裝傳感器上升沿開(kāi)關(guān)X3觸碰啟動(dòng)閉合，灌裝繼電器Y2置位，開(kāi)始灌裝動(dòng)作，灌裝指示燈亮(組態(tài)王畫(huà)面顯示，灌裝指示燈關(guān)聯(lián)灌裝繼電器);當(dāng)灌裝容量達(dá)到液位傳感器設(shè)定值時(shí)(在組態(tài)王命令語(yǔ)言程序設(shè)定也為傳感器觸發(fā)值為100，可改為任意值)，X4液位傳感器觸發(fā)閉合，灌裝繼電器Y2復(fù)位，暫停灌裝動(dòng)作，灌裝指示燈滅，傳送帶電機(jī)Y1置位，傳送帶電機(jī)啟動(dòng)；灌裝運(yùn)行梯形圖如圖4-4所示。圖4-4灌裝運(yùn)行梯形圖當(dāng)瓶子到達(dá)加蓋傳感器位置時(shí)，加蓋傳感器開(kāi)關(guān)X5觸發(fā)閉合，加蓋繼電器Y3置位，開(kāi)始加蓋動(dòng)作，同時(shí)加蓋常開(kāi)開(kāi)關(guān)Y3閉合，時(shí)間繼電器T0啟動(dòng)，計(jì)時(shí)開(kāi)始。加蓋計(jì)時(shí)2秒后，時(shí)間繼電器T0置位，T0常開(kāi)開(kāi)關(guān)閉合，加蓋繼電器Y3復(fù)位，傳送帶電機(jī)Y1置位，加蓋完成，傳送帶繼續(xù)運(yùn)行。加蓋運(yùn)行梯形圖如圖4-5、4-6所示。圖4-5加蓋運(yùn)行梯形圖1圖4-6加蓋運(yùn)行梯形圖2當(dāng)瓶子到達(dá)包裝傳感器位置時(shí)，包裝傳感器開(kāi)關(guān)X6觸發(fā)閉合，包裝繼電器Y4置位，開(kāi)始包裝動(dòng)作，同時(shí)包裝常開(kāi)開(kāi)關(guān)Y4閉合，時(shí)間繼電器T1啟動(dòng)，計(jì)時(shí)開(kāi)始。包裝計(jì)時(shí)2秒后，時(shí)間繼電器T1置位，T1常開(kāi)開(kāi)關(guān)閉合，包裝繼電器Y4復(fù)位，傳送帶電機(jī)Y1置位，包裝完成，傳送帶繼續(xù)運(yùn)行。包裝運(yùn)行梯形圖如圖4-7所示。圖4-7包裝運(yùn)行梯形圖在包裝完成后，即T1閉合時(shí)，此時(shí)灌裝數(shù)量D0計(jì)數(shù)+1，計(jì)數(shù)包裝好的瓶子數(shù)量。當(dāng)按下復(fù)位按鍵X1時(shí)，運(yùn)行指示燈Y0、傳送帶電機(jī)Y1、灌裝繼電器Y2、加蓋繼電器Y3、包裝繼電器Y4全部復(fù)位。計(jì)數(shù)復(fù)位運(yùn)行梯形圖如圖4-8所示。圖4-8計(jì)數(shù)復(fù)位運(yùn)行梯形圖此飲料灌裝系統(tǒng)是一項(xiàng)流程復(fù)雜的系統(tǒng)，包含了傳感器、電機(jī)傳送帶、限位開(kāi)關(guān)、接觸器等，在模擬仿真中由于三菱與PLC連接調(diào)試存在誤差，因此在組態(tài)動(dòng)態(tài)顯示上會(huì)存在延時(shí)問(wèn)題，如果是用硬件進(jìn)行連接實(shí)驗(yàn)，延時(shí)問(wèn)題可能會(huì)得以解決；本文著重書(shū)寫(xiě)操作流程，注重實(shí)驗(yàn)結(jié)果，沒(méi)有考慮實(shí)際使用出現(xiàn)故障或?qū)嶋H生產(chǎn)需求較大時(shí)該如何處置。4.4飲料灌裝系統(tǒng)的調(diào)試設(shè)計(jì)PLC軟件程序的調(diào)試可以分為電腦模擬調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物演示調(diào)試這兩個(gè)調(diào)試過(guò)程。但是在此之前首先要確保硬件調(diào)試部分按計(jì)劃進(jìn)行運(yùn)行，特別是對(duì)PLC輸入、輸出口與外部的接線的部分不出問(wèn)題。另外我們還可以通過(guò)編寫(xiě)調(diào)試程序來(lái)對(duì)外部接線的部分進(jìn)行通電檢測(cè)來(lái)發(fā)現(xiàn)故障并修正接線故障。一般情況下為安全的，但這樣做也有著一定的危險(xiǎn)性，最好要先將主電路的電源開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。當(dāng)我們檢查完外部接線后，確認(rèn)接線無(wú)誤后再重新連接主電路的電源開(kāi)關(guān)。最后就是將自己編寫(xiě)程序?qū)懭隤LC中，通過(guò)實(shí)物上的開(kāi)關(guān)按鈕進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的功能進(jìn)行調(diào)試，直到各個(gè)部分的功能都能夠順利完成整體的控制功能為止。(1)程序的模擬調(diào)試在將設(shè)計(jì)好的程序燒錄進(jìn)PLC后，首先要逐條檢查和理清條件語(yǔ)句間的邏輯順序，并在調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤應(yīng)要立即改正。在實(shí)際中，PLC的輸入信號(hào)可以用實(shí)物面板上的相應(yīng)的開(kāi)關(guān)和按鈕來(lái)模擬輸入。一般PLC實(shí)際的負(fù)載可以用其他的元器件來(lái)代替。根據(jù)功能流程表圖，在允許的條件下用開(kāi)關(guān)或按鈕來(lái)模擬實(shí)際的反饋信號(hào)。另外對(duì)于順序控制的程序而言，在調(diào)試的時(shí)候，主要是檢查整個(gè)程序功能的運(yùn)行是否能夠?qū)?yīng)上功能流程的順序，是否會(huì)產(chǎn)生時(shí)序步的紊亂或者跳步、空步。這需要程序調(diào)試員在調(diào)試時(shí)應(yīng)該充分的考慮到各種可能的情況，程序調(diào)試者要對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)各種工作方式、程序運(yùn)行路線都要一一了解。而且在調(diào)試過(guò)程中有發(fā)現(xiàn)梯形圖程序的問(wèn)題后要能夠修改程序，一步一步往下調(diào)試直到要實(shí)現(xiàn)的各種功能。而且要確保輸入信號(hào)量與輸出信號(hào)量之間的關(guān)系完全符合設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)者在調(diào)試程序的過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)有些定時(shí)計(jì)數(shù)器和脈沖計(jì)數(shù)器的設(shè)定值在與實(shí)際操作過(guò)程中運(yùn)行不符時(shí)。應(yīng)該以實(shí)際運(yùn)行操作結(jié)果為準(zhǔn)，再者為了縮短調(diào)試時(shí)間，我們可以在調(diào)試時(shí)將這些設(shè)定值進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。模擬調(diào)試結(jié)束后再在程序中寫(xiě)入它們修改后的設(shè)定值。在進(jìn)行程序下載到設(shè)備調(diào)試之前，需要驗(yàn)證設(shè)計(jì)的程序是否有誤，可以利用三菱PLC帶有的仿真器軟件進(jìn)行程序的仿真調(diào)試，等待系統(tǒng)調(diào)試完畢，修改好錯(cuò)誤的地方后，方可進(jìn)行程序的下載操作，首先進(jìn)入仿真器內(nèi)部環(huán)境后，點(diǎn)擊梯形圖邏輯測(cè)試啟動(dòng)/停止項(xiàng)目選項(xiàng)，開(kāi)始把編程好的程序?qū)懭氲絇LC中，顯示寫(xiě)入中參數(shù)。此時(shí)仿真寫(xiě)入程序到PLC模擬器中。進(jìn)入仿真器內(nèi)部環(huán)境后，點(diǎn)擊梯形圖邏輯測(cè)試啟動(dòng)/停止項(xiàng)目選項(xiàng)，開(kāi)始把編程好的程序?qū)懭氲絇LC中，顯示寫(xiě)入中參數(shù)。此時(shí)仿真運(yùn)行完成，開(kāi)始實(shí)現(xiàn)調(diào)試。在仿真模式下，對(duì)封蓋數(shù)量設(shè)定寄存器D115進(jìn)行雙擊，那么出現(xiàn)當(dāng)前值更改的工具條，此時(shí)選擇軟元件D110，然后再設(shè)置值里面寫(xiě)入70后，點(diǎn)擊設(shè)置按鈕，那么D110寄存器里面的數(shù)值就會(huì)變成70了，設(shè)置D115數(shù)據(jù)為90，此時(shí)判斷不成立,M1001禁止輸出。如上圖所示，此時(shí)進(jìn)入到仿真監(jiān)控界面開(kāi)始觸發(fā)運(yùn)行。此時(shí)進(jìn)入數(shù)據(jù)仿真過(guò)程。D0是采集重量的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后，最終換算到寄存器D815的地方。此時(shí)顯示數(shù)據(jù)76，表示采集的重量是76。

5.飲料灌裝系統(tǒng)人機(jī)界面的設(shè)計(jì)5.1系統(tǒng)界面的設(shè)計(jì)圖5-1新建工程如圖5-1所示，打開(kāi)觸摸屏軟件后進(jìn)行工程向?qū)У膭?chuàng)建過(guò)程。圖5-2選擇觸摸屏型號(hào)如圖6-2所示，然后進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)置過(guò)程，此次設(shè)計(jì)的觸摸屏系列為GOT2000系統(tǒng)，具體型號(hào)為GT2710-VTBA觸摸屏，設(shè)置完畢后，點(diǎn)擊下一步。圖5-3選擇PLC型號(hào)圖5-4參數(shù)設(shè)置如圖5-4所示，設(shè)置完畢觸摸屏的參數(shù)后，然后對(duì)系統(tǒng)通信參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，有串行通信設(shè)置，以太網(wǎng)通信設(shè)置，設(shè)置完畢后，點(diǎn)擊下一步選項(xiàng)，開(kāi)始界面的設(shè)計(jì)。圖5-5波特率的設(shè)置如圖5-5所示，設(shè)置通訊控制的波特率，波特率參數(shù)有很多選項(xiàng)，設(shè)置參數(shù)要與PLC的波特率一樣，否則參數(shù)不一致將沒(méi)辦法聯(lián)機(jī)，此處設(shè)置為9600.圖5-6參數(shù)的確認(rèn)如圖5-6所示，設(shè)置完通訊參數(shù)后，可以對(duì)設(shè)置的內(nèi)容進(jìn)行確認(rèn)，確認(rèn)無(wú)誤后，系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)行界面的設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)多次設(shè)計(jì)元件的地址和樣式后，對(duì)界面所需要的元件進(jìn)行關(guān)聯(lián)，具體地址顯示如下圖所示。圖5-9HMI地址變量5.2系統(tǒng)界面的調(diào)試圖5-10模擬器設(shè)置進(jìn)入HMI觸摸屏后，可以看到如圖5-10所示的系統(tǒng)監(jiān)控界面。在此界面可以直接進(jìn)行仿真，但是在仿真前需要設(shè)置和PLC連接的地址，否則系統(tǒng)顯示通訊出錯(cuò)。圖5-11通訊設(shè)置設(shè)置對(duì)應(yīng)的通訊參數(shù)，選擇為GX。圖5-12通訊開(kāi)始參數(shù)設(shè)置完后，點(diǎn)擊仿真啟動(dòng)選項(xiàng)，觸摸屏和PLC實(shí)現(xiàn)連接。圖5-13界面調(diào)試界面仿真啟動(dòng)，開(kāi)始進(jìn)行調(diào)試。6.總結(jié)隨著如今智能化水平的逐漸提高，各類(lèi)生產(chǎn)線已逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，而PLC技術(shù)正是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)中必不可少的一環(huán)。相信在以后的自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)中，PLC技術(shù)的應(yīng)用會(huì)更加廣泛[16]?；仡櫰甬厴I(yè)論文的設(shè)計(jì)理念與過(guò)程，從選題、任務(wù)書(shū)、開(kāi)題報(bào)告、初稿、中稿，到最后的終稿，雖說(shuō)過(guò)程十分艱辛，但也有成就感的時(shí)候。例如當(dāng)通過(guò)查閱資料，突然獲取靈感時(shí)，編寫(xiě)調(diào)試運(yùn)行，程序仿真圖運(yùn)行起來(lái)時(shí)，完成效果與預(yù)想要好時(shí)，此時(shí)就頗有成就感，讓我更加具備動(dòng)力去探索與前進(jìn)。而本次課題的設(shè)計(jì)理念本身就具備積極意義，自動(dòng)化灌裝流水線技術(shù)不僅能夠解決生產(chǎn)效率問(wèn)題，更是促進(jìn)整個(gè)行業(yè)的智能化發(fā)展進(jìn)程。在論文編寫(xiě)中，通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，加深的我對(duì)PLC技術(shù)的認(rèn)知，發(fā)現(xiàn)了生活中很多自動(dòng)化設(shè)備都離不開(kāi)PLC技術(shù)。也從側(cè)面體現(xiàn)出課題的實(shí)際價(jià)值與應(yīng)用。通過(guò)資料查找與學(xué)習(xí)，我又重新溫習(xí)了一遍，開(kāi)始有條不紊的書(shū)寫(xiě)梯形圖與組態(tài)王命令語(yǔ)言，繪畫(huà)出組態(tài)王畫(huà)面，并進(jìn)行聯(lián)動(dòng)仿真測(cè)試，從中發(fā)現(xiàn)聯(lián)機(jī)仿真過(guò)程中，盡管命令語(yǔ)言的設(shè)置移動(dòng)距離相同，但聯(lián)機(jī)運(yùn)行