DZ199PLC在啤酒灌裝壓蓋機和啤酒貼標機上的應(yīng)用

DZ199PLC在啤酒灌裝壓蓋機和啤酒貼標機上的應(yīng)用,dz199plc,啤酒,灌裝,壓蓋,以及,貼標機上,應(yīng)用,利用,運用 第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計及 I/O 定義-- 18 --4 系統(tǒng)硬件設(shè)計及 I/O 定義4.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計本設(shè)計采用一臺 PC 機同時對啤酒灌裝壓蓋機和啤酒貼標機進行控制，控制系統(tǒng)主要包括一臺 PC 機、調(diào)速電動機、灌裝壓蓋部分、變頻調(diào)速器、貼標部分、灌裝壓蓋檢測部分、貼標檢測部分等。其控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖見圖 1：圖 1 控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 1 Architecture sketch map of control system4.1.1 啤酒灌裝壓蓋機的硬件設(shè)計全機的控制采用電氣控制領(lǐng)域中比較可靠、先進的可編程控制器（PLC）執(zhí)行。由于啤酒生產(chǎn)線的環(huán)境比較惡劣，而 PLC 在設(shè)計之初就采用了各種措施來提高可靠性。硬件方面采用模塊化結(jié)構(gòu)等措施；軟件方面采用故障檢測、信息保持和恢復(fù)等手段，因此具有很強的抗干擾能力，能在惡劣的環(huán)境中可靠地工作。同時，PLC 的設(shè)計宗旨是方便使用，使微機控制技術(shù)得到推廣和普及，具有編程簡單、易于掌握的優(yōu)點，現(xiàn)場操作人員、維修人員可經(jīng)過短時間的學(xué)習(xí)、操作，便可掌握其應(yīng)用。本控制系統(tǒng)有兩個特點：一是輸入、輸出設(shè)備比較多；二是所需實現(xiàn)的控制基本上是順序邏輯控制。由于該控制系統(tǒng)的輸入、輸出量均為開關(guān)量，而且系統(tǒng)的輸入輸出點數(shù)比較多，因此在選擇 PLC 時，選用了三菱 FX2N-48MR 型號 PLC。三菱 FX2N 系列 PLC 在順序控制方面的功能較強，實現(xiàn)比較方便。選用 FX2N-48MR 型號的 PLC 進行控制，既滿足了控制系統(tǒng)所需的 I/O 點數(shù)，又滿足了被控對象的控制要求。本控制系統(tǒng)主要包括一臺主機、一臺輸蓋用電動機、一臺真空泵電動機。其中主機是可以進行調(diào)速的電動機，它是此設(shè)備的主傳動電機，通過調(diào)節(jié)勵磁繞組的給定電壓，并與反饋電壓相比較來改變其轉(zhuǎn)速，可以遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）-- 19 --實現(xiàn)對主機的人工控制；輸蓋用電動機驅(qū)動壓蓋機上瓶蓋漏斗內(nèi)的漏斗滾筒，將瓶蓋送入滑道，可通過改變漏斗滾筒轉(zhuǎn)速來改變瓶蓋的供給量。真空泵電動機驅(qū)動真空泵，將空瓶內(nèi)的氣體在灌裝之前抽出，避免在灌裝過程中啤酒噴出?？掌【破繌钠枯斎腈湹肋M入主機，經(jīng)灌裝機裝酒，壓蓋機壓蓋后進入瓶輸出鏈道，由瓶輸出鏈道送入下一道工序。[7] 啤酒灌裝壓蓋機系統(tǒng) PLC I/O 接線圖見圖 3 所示：[8]該系統(tǒng)共有信號檢測開關(guān)四只，全為高頻感應(yīng)式接近開關(guān)，其中 1SQ 為送瓶安全檢測開關(guān)，在供送螺桿前，如開關(guān)閉合說明有倒瓶發(fā)生。2SQ 為供送螺桿安全保護開關(guān)，如開關(guān)閉合說明供送螺桿卡死。1SQ、2SQ 中一個有信號，均停機。3SQ 為有瓶檢測開關(guān)，用來控制灌裝，3SQ 合上說明有瓶，通過電碰鎖打開灌裝閥，否則灌裝閥不打開。4SQ為滑道無瓶蓋檢測開關(guān)，如開關(guān)閉合說明無蓋，5 秒種后無蓋指示燈亮，發(fā)出無蓋指示，同時擋瓶氣閥動作，阻擋空瓶進入灌裝機。旋轉(zhuǎn)開關(guān)六個，其中 1SA 旋鈕為單、聯(lián)機控制選擇開關(guān)，接通 X006 時聯(lián)機工作狀態(tài)，其他位置時為單機工作狀態(tài)，這里單機狀態(tài)是指灌裝機與壓蓋機之間沒有聯(lián)系，分別啟停，聯(lián)機狀態(tài)是指灌裝機與壓蓋機聯(lián)動。2SA 旋鈕為擺線齒輪滴、噴水控制選擇開關(guān)，有三檔位置，手動、自動、斷，手動時，X007 接通，自動時，X010 接通，正常工作時控制滴水閥，當發(fā)生破瓶時控制噴水閥動作。3SA 旋鈕為擋瓶控制選擇開關(guān)，有三檔控制，手動、自動、斷，手動時，X011 接通，自動時， X012 接通，當滑道無蓋時控制擋瓶氣閥動作。4SA 旋鈕為滴、噴油選擇控制開關(guān)，有三檔位置，手動、自動、斷，手動時，X013 接通，噴油閥動作，自動時，X014 接通，滴油閥動作。5SA 旋鈕為瓶蓋滑槽空氣噴嘴控制選擇開關(guān)，有三檔位置，手動、自動、斷，手動時，X015 接通，自動時，X016 接通，通過空氣噴嘴及壓蓋機內(nèi)受蓋器上的磁鐵，將瓶蓋可靠地送入受蓋器。 6SA旋鈕為灌裝閥電碰鎖控制選擇開關(guān)，手動時，X017 接通（電碰鎖通） ，自動時，X020 接通（電碰鎖斷） 。主機采用預(yù)啟動形式，按下主機預(yù)啟動按鈕 1SB，在各檢測信號和安全裝置正確無誤后，主電機通電運轉(zhuǎn)，同時接能器接通為離合器通電作好準備，按下離合器合按鈕 3SB全機啟動，此時主電機啟動控制繼電器 1KH、2KH 動作，可通過控制柜外的轉(zhuǎn)速調(diào)整旋鈕手動調(diào)整轉(zhuǎn)速為生產(chǎn)速度。將 1SA 灌裝機選擇開關(guān)選在“聯(lián)機”位第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計及 I/O 定義-- 20 --置，其余五個旋鈕開關(guān)均選在“自動”位置，由以上的設(shè)定，對有無供瓶，各部分的安全裝置動作，能自動跟蹤，高效的生產(chǎn)。另外，當發(fā)生破瓶時，按下破瓶處理按鈕 10SB 供水供氣清洗閥動作，進行清洗，同時噴水閥動作，向擺線齒輪噴水，10 秒鐘內(nèi)處理完畢。由于真空泵電動機功率比較大，為了降低啟動電流，因此在啟動真空泵電動機時，采用了星- 角換接啟動，換接時間設(shè)為 5 秒鐘。當發(fā)生倒瓶、供送螺桿卡死或主機急停時，采用能耗制動剎車控制，控制時間為 2 秒。本系統(tǒng)設(shè)有手動、自動兩種操作方式，其中手動操作主要用于系統(tǒng)聯(lián)機工作前的準備工作以及管道的清洗、設(shè)備的日常保養(yǎng)等工作。遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）-- 21 --圖 2 啤 酒 灌 裝 壓 蓋 機 PLC 控 制 I/O 接 線 圖Fig. 2 I/O wiring diagram of PLC in beer pressing and pouring process第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計及 I/O 定義-- 22 --4.1.2 啤酒貼標機硬件設(shè)計：1．為提高設(shè)備運行的可靠性和剎車性能，此系統(tǒng)選用了變頻調(diào)速器。由一臺變頻調(diào)速器同時控制兩臺電動機（一臺貼標主機，一臺出瓶鏈道） 。因為出瓶鏈道如果不與主機同步，設(shè)備就無法正常工作，同時防止啤酒瓶子出貼標機時倒瓶子。因此必須兩臺同時控制，使速度同步，達到主機和出瓶鏈道運瓶量相等。另外，兩臺電機的負荷不等，即使兩臺減速機的減速比相等，實際運行速度也會有差異。所以兩臺減速機的其中一臺減速比必須可調(diào)，使運瓶量相等。2．方案的實施：本系統(tǒng)采用可編程控制器進行電氣控制，調(diào)速采用變頻調(diào)速器。系統(tǒng)圖及變頻調(diào)速器見圖 4：[10]圖 3 啤 酒 貼 標 機 PLC 控 制 系 統(tǒng) 圖 及 變 頻 調(diào) 速 接 線 圖Fig. 3 diagram of PLC control system and frequency conversion transfer speed wiring 3．貼標主機及輸瓶鏈道的控制：啤酒貼標機系統(tǒng) PLC 控制 I/O 接線圖 見圖 5 所示：[11] 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）-- 23 --電源開關(guān) 2KH 送電后，為了保證變頻調(diào)速器的安全可靠運行，在設(shè)備運行時，首先按按鈕 QA1 給變頻調(diào)速器送電，C1 接通，由可編程控制器延時 10s 后啟動主電機 D1 和鏈道 D2，正常運行時電動機速度可由電位器 W 控制，運行中停止可按按鈕 TA2，啟動按按鈕 QA2，啟動后可進行速度調(diào)整。緊急事故時可按急停按鈕 TA1，再啟動時要重新啟動變頻調(diào)速器。停機時和開機一樣，由可編程控制器延時 10s 后 C1 斷開。另外貼標機內(nèi)設(shè)有六個機械保護開關(guān)，即四個行程開關(guān) 1S1， 2S1，1S2，2S2 和兩個接近開關(guān)S8、S9，不論哪一個跳脫，都控制主機和鏈道停機。漿糊泵選用的是壓縮空氣控制一個氣缸往復(fù)運動帶動的機械泵，壓縮空氣由電磁閥控制，漿糊泵的往復(fù)運動控制時間 T2、T3 可根據(jù)實際調(diào)節(jié)。給標和進瓶星輪的控制由控制電磁閥實現(xiàn)。圖 4 啤 酒 貼 標 機 PLC 控 制 I/O 接 線 圖Fig.4 I/O wiring diagram of PLC control4.2 系統(tǒng) I/O 定義：由啤酒灌裝壓蓋機和啤酒灌裝貼標機的 PLC 控制 I/O 接線圖可以確定出控制系統(tǒng)所需的 I/O 點數(shù)，根據(jù)控制系統(tǒng)所需要的 I/O 點數(shù)及控制對象的控制要求，結(jié)合第 3 章 3.2節(jié)所介紹的 PLC 的選擇依據(jù)，本設(shè)計選用第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計及 I/O 定義-- 24 --了三菱 FX2N-48MR 型號的 PLC, 它有 24 點輸入，24 點輸出，其擴展單元也有 24 點輸入，24 點輸出。FX2N-48MR 型號的 PLC 用作本系統(tǒng)的自動控制，不但滿足了控制系統(tǒng)的輸入、輸出點數(shù)，而且還留有一定裕量，以作為系統(tǒng)今后增加擴展功能備用。確定了控制對象的 I/0 點并選定了 PLC 型號，根據(jù)啤酒灌裝壓蓋機和貼標機生產(chǎn)工藝流程中控制對象的實際情況，并從 PLC 的基本特殊要求考慮對 PLC 的 I/O 點進行分配，其分配情況如表所示（表 1 為啤酒灌裝壓蓋機 PLC 控制 I/O 圖，表 2 為啤酒貼標機 PLC控制 I/O 圖）：表 1 啤酒灌裝壓蓋機 PLC 控制 I/O 點定義table 1 Defining of input/output of PLC輸入點編號 定義 輸出點編號 定義000 送瓶安全檢測開關(guān) 000 主機啟動繼電器 1KH001 螺桿安全保護開關(guān) 001 主機啟動繼電器 2KH002 有瓶檢測開關(guān) 002 單機指示燈 4HL003 滑道無蓋檢測開關(guān) 003 聯(lián)機指示燈 5HL004 主機預(yù)啟動按鈕 004 主機預(yù)啟動控制繼電器 005 主機停止按鈕 005 剎車控制繼電器006 聯(lián)機控制按鈕 006 真空泵星-角啟動繼電器007 滴噴水手動控制按鈕 007 瓶蓋控制繼電器010 滴噴水自動控制按鈕 010 清洗供水閥011 擋瓶手動控制按鈕 011 清洗供氣閥012 擋瓶自動控制按鈕 012 滴水閥013 噴油閥手動控制按鈕 013 噴水閥遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）-- 25 --014 滴油閥自動控制按鈕 014 擋瓶氣閥015 滑槽噴嘴送蓋手動控制按鈕 015 滴油閥016 滑槽噴嘴送蓋自動控制按鈕 016 真空泵星角運行繼電器017 灌裝閥電碰鎖手動控制按鈕 017 真空泵星角運行繼電器020 灌裝閥電碰鎖自動控制按鈕 020 滑道無蓋指示燈 3HL021 離合器合按鈕 021 噴氣閥022 離合器離按鈕 022 電碰鎖氣缸閥 023 單機啟動按鈕 023 噴油閥024 單機停止按鈕 024 噴油控制閥025 破瓶處理按鈕 025 送瓶故障指示燈 1HL026 真空泵啟動按鈕 026 供送螺桿故障指示 2HL027 真空泵停止按鈕 030 主機急停按鈕表 2 啤酒貼標機 PLC 控制 I/O 點定義table 2 Defining of input/output of PLC輸入點編號 定義 輸出點編號 定義031 SVF 啟動按鈕 QA1 027 SVF 送電接點 032 SVF 停止按鈕 TA1 030 SVF 啟動接點 第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計及 I/O 定義-- 26 --033 D1、D2 停止按鈕 TA2 031 給標電磁閥 034 D2 啟動按鈕 QA2 032 主機啟動接點 035 貼標機行程保護開關(guān) 1S1 033 SVF 停止指示燈 036 貼標機行程保護開關(guān) 2S1 034 SVF 啟動指示燈 037 貼標機行程保護開關(guān) 1S2 035 SVF 故障指示燈 040 貼標機行程保護開關(guān) 2S2 036 給標指示燈 041 貼標機接近保護開關(guān) S8 037 漿糊泵電磁閥 Y2 042 貼標機接近保護開關(guān) 59 040 漿糊泵電磁閥 Y3 043 給標電磁閥 8KH 041 進瓶電磁閥 Y4 044 D1 啟動按鈕 045 進瓶星輪控制開關(guān) 9KH 046 SVF 故障開關(guān) 047 漿糊泵控制開關(guān) 10KH 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）-- 27 --5 軟 件 設(shè) 計5.1 啤 酒 灌 裝 壓 蓋 機 的 軟 件 設(shè) 計根 據(jù) 啤 酒 灌 裝 壓 蓋 機 PLC 控 制 的 工 藝 流 程 要 求 及 其 I/O 接 線 圖 ， 可 畫 出系 統(tǒng) 的 梯 形 圖 ， 見 圖 1：第 5 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計-- 28 --遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）-- 29 --圖 1 啤 酒 灌 裝 壓 蓋 機 PLC 控 制 梯 形 圖Fig. 1 The ladder-shaped diagram of the pouring and overlaying machine in beer presses第 5 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計-- 30 --5.2 啤 酒 貼 標 機 的 軟 件 設(shè) 計根 據(jù) 啤 酒 貼 標 機 PLC 控 制 的 工 藝 流 程 要 求 及 其 I/O 接 線 圖 ， 可 畫 出 系統(tǒng) 的 梯 形 圖 ， 見 圖 7：圖 2 啤 酒 貼 標 機 PLC 控 制 梯 形 圖遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）-- 31 --Fig. 2 The ladder-shaped diagram of sticking machine in beer presses第 6 章 程序清單-- 32 --6 程 序 清 單根 據(jù) 系 統(tǒng) 的 梯 形 圖 可 寫 出 相 應(yīng) 程 序 如 下 ：0 LD X004 ； 主 機 預(yù) 啟 動1 OR Y0042 ANI X0053 AND X0004 AND X0015 ANI X0306 ANI Y0057 OUT Y0048 LD X021 ； 全 機 啟 動9 AND Y00410 OR M10311 ANI X00512 ANI X02213 ANI M10114 ANI T25015 OUT T251 K1016 OUT M10317 OUT M11118 LD M111 ； 主 機 啟 動 控 制19 ANI T25120 OUT Y00021 LD M11122 AND T25123 OUT Y00124 LD X030 ； 能 耗 制 動25 OR M112遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）-- 33 --26 ORI X00027 ORI X00128 AND M10329 ANI X00530 ANI M10131 OUT T250 K232 OUT M11233 LD M112 ； 剎 車 控 制34 ANI Y00435 OUT Y00536 LDI X00437 ORI X00038 ORI X00139 LD M10040 OR T25041 ANB42 OUT M10043 LDI X004 ； 故 障44 ORI X00045 ORI X00146 LD M10047 OR M10148 ANB49 OUT M10150 LD X006 ； 料 斗 電 機51 AND M10352 ORI X00653 AND X02354 OR M114第 6 章 程序清單-- 34 --55 ANI X02456 ANI M11357 OUT Y007 58 LD X025 ； 破 瓶 處 理 59 OR M10660 OUT T254 K1061 LD X025 ； 62 OR M10663 ANI T25464 OUT M10665 LD M106 ； 清 洗 供 水 供 氣66 OUT Y01067 OUT Y01168 LD X007 ； 擺 線 齒 輪 滴 水69 OR X01070 ANI M10671 OUT Y01272 LD X010 ； 擺 線 齒 輪 噴 水73 AND M10374 OR X00775 AND M10676 OUT Y01377 LD X006 ； 單 聯(lián) 機 控 制 78 AND M10379 ORI X00680 AND X02381 OR M11482 ANI X02483 OUT M114遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）-- 35 --84 LD X013 ； 噴 油 控 制85 OUT X02386 OUT X02487 LD X014 ； 滴 油 控 制88 AND M10389 OUT Y01590 LD X016 ； 瓶 蓋 控 制91 AND M10392 OR X01593 OUT Y02194 LD T253 ； 滑 道 無 蓋 檢 測95 OUT M11396 LDI X00397 OUT T253 K598 LDI X002 ； 瓶 子 同 步 控 制99 AND X020100 OR X017101 OUT M121102 LD M121 ； 電 碰 鎖 控 制103 OUT Y022104 LDI X000 ； 送 瓶 不 安 全 指 示105 OUT Y025106 LDI X001 ； 供 送 螺 桿 不 安 全 指 示107 OUT Y026108 LD M113 ； 無 蓋 指 示109 OUT Y020110 LDI X006 ； 單 機 指 示111 OUT Y002112 LD X006 ； 聯(lián) 機 指 示第 6 章 程序清單-- 36 --113 OUT Y003114 LD X026 ； 真 空 泵 星 角 換 接 啟 動115 OR Y016116 OUT T252 K5117 MPS118 ANI X027119 OUT Y016120 MRD121 ANI T252122 ANI Y006123 OUT Y017124 MPP125 AND T252126 ANI Y017127 OUT Y006128 LD X003 ； 129 OUT T255 K5130 LD T255 ； 擋 瓶 控 制131 AND X012132 OR X011133 OUT Y014—PLC 控 制 啤 酒 灌 裝 壓 蓋 機 程 序134 LD X031 ； 系 統(tǒng) 自 動 C1135 OR Y027136 MPS137 ANI T1138 OUT Y027139 MPP140 ANI S1遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）-- 37 --141 OUT T0 K10142 LD Y027； 系 統(tǒng) 停 、 急 停143 AND S1144 OR X032145 OUT T1 K10 146 OUT S1147 LD X033； 貼 標 鏈 道 停148 OUT S2； 149 LD X034 ； 設(shè) 備 運 行150 OR Y030151 AND T0152 ANI S2153 ANI X035154 ANI X036155 ANI X037156 ANI X040157 ANI X041158 ANI X042159 OUT Y030160 LD X043； 給 標 電 磁 閥 161 OUT Y031162 LD X044； 貼 標 主 機 啟 動163 OR Y032164 ANI T5165 OUT Y032166 LD S9； 主 機 延 時 停 止167 OUT T5 K10168 LD S2169 OR S9第 6 章 程序清單-- 38 --170 AND Y032171 OUT S9172 LDI Y027； SVF 停 狀 態(tài) 指 示 燈173 OUT Y033174 LD Y027； SVF 啟 動 指 示 燈175 OUT Y034176 LD X046； SVF 故 障 指 示 燈177 OUT Y035178 LD Y031； 給 標 指 示 燈179 OUT Y036180 LD Y037； 漿 糊 泵 控 制181 ANI Y040182 OUT Y037183 LD X047184 OUT T2 K5185 LD T2186 OR Y040187 ANI T3188 OUT Y040189 LD Y040200 OUT T3 K5201 LD X045； 進 瓶 星 輪 控 制202 OUT Y041—PLC 控 制 啤 酒 貼 標 機 程 序遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）-- 39 --結(jié)束語該控制系統(tǒng)運行操作簡單，穩(wěn)定可靠，維護方便，可使生產(chǎn)率得到很大提高。對于控制要求不同的啤酒灌裝壓蓋機和啤酒貼標機，只需把程序稍加修改，而硬件部分無需改動便可以實現(xiàn)其相應(yīng)功能。用 PLC 控制啤酒生產(chǎn)線，對啤酒生產(chǎn)線的全線自動化，勞動生產(chǎn)率的提高，啤酒質(zhì)量和產(chǎn)量的提高具有深遠的意義。通過本次設(shè)計，我不但進一步鞏固了所學(xué)的專業(yè)知識,而且也開闊了視野，了解了許多專業(yè)以外的知識，感覺受益非淺。通過設(shè)計的具體工作，我學(xué)會了從多方面綜合考慮問題的思想，并鍛煉了這方面的能力，學(xué)會了如何查找資料和利用參考資料，為下一步工作打好了基礎(chǔ)，感覺自己的綜合知識水平有了一個明顯的提高。在本次設(shè)計的過程中，我得到了李雅梅老師的殷切指導(dǎo)和幫助，同時也得到了其他老師和眾多同學(xué)的幫助。在此，我特意向幫助和支持過我的老師和同學(xué)致以衷心的感謝。設(shè)計人：朱會東遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）-- 41 --附錄 A PLC 梯形圖編程界面：附錄-- 42 --附錄B FX2N系列PLC性能特點：1.備有可自由選擇，豐富的品種 在24/48/60點形的基本單元上，可以采用最小8點的擴展模塊進行擴展。2.備有模擬輸入出模塊利用模擬輸入2點，輸出1點的FX2N～3A型模擬輸入出模塊（8　BIT），還可進行模擬輸入出處理。 3.可和A系列形成網(wǎng)絡(luò)使用FX2N－16NT型MELSECNET/MINI用接口，作為A系列的子站，進行連網(wǎng)。 4.無需維護的程序存儲器由于將程序、參數(shù)、數(shù)據(jù)存儲器及注釋存入內(nèi)附的EEPROM中，因此不用備用鋰電池就可保存。可選用存儲卡盒，可選用EPROM或EEPROM存儲卡盒，程序的傳送、復(fù)制更為便利。5.令人放心的高性能程序容量：內(nèi)附2000步EEPROM（可輸入注釋），豐富的軟元件。 6.編程簡單備有SFC用步進指令。7.充實的內(nèi)置功能由于內(nèi)附RUN/STOP開關(guān)，運行及停止很方便。內(nèi)附2個定時用的模擬式電位器，便利的功能。8.關(guān)健字登錄、恒定掃描 高速處理、高速脈沖、高速計數(shù)、輸入中斷、特殊指令。9.脈沖序列輸出（1相2KHZ），脈沖寬度調(diào)制 10.多種通訊協(xié)議 通過把選擇件中的適配器接在本機的左側(cè)，可以同外部通信?？稍诟鞣N內(nèi)置RS232接口設(shè)備間進行通訊。遼 寧 工 程 技 術(shù) 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 （論 文 ）-- 43 --附 錄 C FX2N 系列基本指令表指令 功能 目標元素 備注LD 邏輯運算開始 X、Y、M、T、C、S 常開接點LDI 邏輯運算開始 X、Y、M、T、C、S 常閉接點AND 邏輯“與” X、Y、M、T、C、S 常開接點ANI 邏輯“與反” X、Y、M、T、C、S 常閉接點OR 邏輯“或” X、Y、M、T、C、S 常開接點ORI 邏輯“或反” X、Y、M、T、C、S 常閉接點ANB 塊串聯(lián) 無ORB 塊并聯(lián) 無OUT 邏輯輸出 Y、M、T、C、S、F 驅(qū)動線圈RST 計數(shù)器、移位寄存器 C、M 用于計數(shù)器、移位寄存器復(fù)位PLS 脈沖微分 M100-M377SFT 移位 MS 置位 M200-M377Y、SR 復(fù)位 M200-M377Y、SMC 主控 M100-M177 用于公共串接接點MCR 主控復(fù)位 M100-M177 CJP 條件跳轉(zhuǎn) 700-777EJP 跳轉(zhuǎn)結(jié)束 700-777NOP 空操作 無END 程序結(jié)束 無 第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計及 I/O 定義-- 18 --4 系統(tǒng)硬件設(shè)計及 I/O 定義4.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計本設(shè)計采用一臺 PC 機同時對啤酒灌裝壓蓋機和啤酒貼標機進行控制，控制系統(tǒng)主要包括一臺 PC 機、調(diào)速電動機、灌裝壓蓋部分、變頻調(diào)速器、貼標部分、灌裝壓蓋檢測部分、貼標檢測部分等。其控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖見圖 1：圖 1 控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 1 Architecture sketch map of control system4.1.1 啤酒灌裝壓蓋機的硬件設(shè)計全機的控制采用電氣控制領(lǐng)域中比較可靠、先進的可編程控制器（PLC）執(zhí)行。由于啤酒生產(chǎn)線的環(huán)境比較惡劣，而 PLC 在設(shè)計之初就采用了各種措施來提高可靠性。硬件方面采用模塊化結(jié)構(gòu)等措施；軟件方面采用故障檢測、信息保持和恢復(fù)等手段，因此具有很強的抗干擾能力，能在惡劣的環(huán)境中可靠地工作。同時，PLC 的設(shè)計宗旨是方便使用，使微機控制技術(shù)得到推廣和普及，具有編程簡單、易于掌握的優(yōu)點，現(xiàn)場操作人員、維修人員可經(jīng)過短時間的學(xué)習(xí)、操作，便可掌握其應(yīng)用。本控制系統(tǒng)有兩個特點：一是輸入、輸出設(shè)備比較多；二是所需實現(xiàn)的控制基本上是順序邏輯控制。由于該控制系統(tǒng)的輸入、輸出量均為開關(guān)量，而且系統(tǒng)的輸入輸出點數(shù)比較多，因此在選擇 PLC 時，選用了三菱 FX2N-48MR 型號 PLC。三菱 FX2N 系列 PLC 在順序控制方面的功能較強，實現(xiàn)比較方便。選用 FX2N-48MR 型號的 PLC 進行控制，既滿足了控制系統(tǒng)所需的 I/O 點數(shù)，又滿足了被控對象的控制要求。本控制系統(tǒng)主要包括一臺主機、一臺輸蓋用電動機、一臺真空泵電動機。其中主機是可以進行調(diào)速的電動機，它是此設(shè)備的主傳動電機，通過調(diào)節(jié)勵磁繞組的給定電壓，并與反饋電壓相比較來改變其轉(zhuǎn)速，可以遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）-- 19 --實現(xiàn)對主機的人工控制；輸蓋用電動機驅(qū)動壓蓋機上瓶蓋漏斗內(nèi)的漏斗滾筒，將瓶蓋送入滑道，可通過改變漏斗滾筒轉(zhuǎn)速來改變瓶蓋的供給量。真空泵電動機驅(qū)動真空泵，將空瓶內(nèi)的氣體在灌裝之前抽出，避免在灌裝過程中啤酒噴出?？掌【破繌钠枯斎腈湹肋M入主機，經(jīng)灌裝機裝酒，壓蓋機壓蓋后進入瓶輸出鏈道，由瓶輸出鏈道送入下一道工序。[7] 啤酒灌裝壓蓋機系統(tǒng) PLC I/O 接線圖見圖 3 所示：[8]該系統(tǒng)共有信號檢測開關(guān)四只，全為高頻感應(yīng)式接近開關(guān)，其中 1SQ 為送瓶安全檢測開關(guān)，在供送螺桿前，如開關(guān)閉合說明有倒瓶發(fā)生。2SQ 為供送螺桿安全保護開關(guān)，如開關(guān)閉合說明供送螺桿卡死。1SQ、2SQ 中一個有信號，均停機。3SQ 為有瓶檢測開關(guān)，用來控制灌裝，3SQ 合上說明有瓶，通過電碰鎖打開灌裝閥，否則灌裝閥不打開。4SQ為滑道無瓶蓋檢測開關(guān)，如開關(guān)閉合說明無蓋，5 秒種后無蓋指示燈亮，發(fā)出無蓋指示，同時擋瓶氣閥動作，阻擋空瓶進入灌裝機。旋轉(zhuǎn)開關(guān)六個，其中 1SA 旋鈕為單、聯(lián)機控制選擇開關(guān)，接通 X006 時聯(lián)機工作狀態(tài)，其他位置時為單機工作狀態(tài)，這里單機狀態(tài)是指灌裝機與壓蓋機之間沒有聯(lián)系，分別啟停，聯(lián)機狀態(tài)是指灌裝機與壓蓋機聯(lián)動。2SA 旋鈕為擺線齒輪滴、噴水控制選擇開關(guān)，有三檔位置，手動、自動、斷，手動時，X007 接通，自動時，X010 接通，正常工作時控制滴水閥，當發(fā)生破瓶時控制噴水閥動作。3SA 旋鈕為擋瓶控制選擇開關(guān)，有三檔控制，手動、自動、斷，手動時，X011 接通，自動時， X012 接通，當滑道無蓋時控制擋瓶氣閥動作。4SA 旋鈕為滴、噴油選擇控制開關(guān)，有三檔位置，手動、自動、斷，手動時，X013 接通，噴油閥動作，自動時，X014 接通，滴油閥動作。5SA 旋鈕為瓶蓋滑槽空氣噴嘴控制選擇開關(guān)，有三檔位置，手動、自動、斷，手動時，X015 接通，自動時，X016 接通，通過空氣噴嘴及壓蓋機內(nèi)受蓋器上的磁鐵，將瓶蓋可靠地送入受蓋器。 6SA旋鈕為灌裝閥電碰鎖控制選擇開關(guān)，手動時，X017 接通（電碰鎖通） ，自動時，X020 接通（電碰鎖斷） 。主機采用預(yù)啟動形式，按下主機預(yù)啟動按鈕 1SB，在各檢測信號和安全裝置正確無誤后，主電機通電運轉(zhuǎn)，同時接能器接通為離合器通電作好準備，按下離合器合按鈕 3SB全機啟動，此時主電機啟動控制繼電器 1KH、2KH 動作，可通過控制柜外的轉(zhuǎn)速調(diào)整旋鈕手動調(diào)整轉(zhuǎn)速為生產(chǎn)速度。將 1SA 灌裝機選擇開關(guān)選在“聯(lián)機”位第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計及 I/O 定義-- 20 --置，其余五個旋鈕開關(guān)均選在“自動”位置，由以上的設(shè)定，對有無供瓶，各部分的安全裝置動作，能自動跟蹤，高效的生產(chǎn)。另外，當發(fā)生破瓶時，按下破瓶處理按鈕 10SB 供水供氣清洗閥動作，進行清洗，同時噴水閥動作，向擺線齒輪噴水，10 秒鐘內(nèi)處理完畢。由于真空泵電動機功率比較大，為了降低啟動電流，因此在啟動真空泵電動機時，采用了星- 角換接啟動，換接時間設(shè)為 5 秒鐘。當發(fā)生倒瓶、供送螺桿卡死或主機急停時，采用能耗制動剎車控制，控制時間為 2 秒。本系統(tǒng)設(shè)有手動、自動兩種操作方式，其中手動操作主要用于系統(tǒng)聯(lián)機工作前的準備工作以及管道的清洗、設(shè)備的日常保養(yǎng)等工作。遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）-- 21 --圖 2 啤 酒 灌 裝 壓 蓋 機 PLC 控 制 I/O 接 線 圖Fig. 2 I/O wiring diagram of PLC in beer pressing and pouring process第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計及 I/O 定義-- 22 --4.1.2 啤酒貼標機硬件設(shè)計：1．為提高設(shè)備運行的可靠性和剎車性能，此系統(tǒng)選用了變頻調(diào)速器。由一臺變頻調(diào)速器同時控制兩臺電動機（一臺貼標主機，一臺出瓶鏈道） 。因為出瓶鏈道如果不與主機同步，設(shè)備就無法正常工作，同時防止啤酒瓶子出貼標機時倒瓶子。因此必須兩臺同時控制，使速度同步，達到主機和出瓶鏈道運瓶量相等。另外，兩臺電機的負荷不等，即使兩臺減速機的減速比相等，實際運行速度也會有差異。所以兩臺減速機的其中一臺減速比必須可調(diào)，使運瓶量相等。2．方案的實施：本系統(tǒng)采用可編程控制器進行電氣控制，調(diào)速采用變頻調(diào)速器。系統(tǒng)圖及變頻調(diào)速器見圖 4：[10]圖 3 啤 酒 貼 標 機 PLC 控 制 系 統(tǒng) 圖 及 變 頻 調(diào) 速 接 線 圖Fig. 3 diagram of PLC control system and frequency conversion transfer speed wiring 3．貼標主機及輸瓶鏈道的控制：啤酒貼標機系統(tǒng) PLC 控制 I/O 接線圖 見圖 5 所示：[11] 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）-- 23 --電源開關(guān) 2KH 送電后，為了保證變頻調(diào)速器的安全可靠運行，在設(shè)備運行時，首先按按鈕 QA1 給變頻調(diào)速器送電，C1 接通，由可編程控制器延時 10s 后啟動主電機 D1 和鏈道 D2，正常運行時電動機速度可由電位器 W 控制，運行中停止可按按鈕 TA2，啟動按按鈕 QA2，啟動后可進行速度調(diào)整。緊急事故時可按急停按鈕 TA1，再啟動時要重新啟動變頻調(diào)速器。停機時和開機一樣，由可編程控制器延時 10s 后 C1 斷開。另外貼標機內(nèi)設(shè)有六個機械保護開關(guān)，即四個行程開關(guān) 1S1， 2S1，1S2，2S2 和兩個接近開關(guān)S8、S9，不論哪一個跳脫，都控制主機和鏈道停機。漿糊泵選用的是壓縮空氣控制一個氣缸往復(fù)運動帶動的機械泵，壓縮空氣由電磁閥控制，漿糊泵的往復(fù)運動控制時間 T2、T3 可根據(jù)實際調(diào)節(jié)。給標和進瓶星輪的控制由控制電磁閥實現(xiàn)。圖 4 啤 酒 貼 標 機 PLC 控 制 I/O 接 線 圖Fig.4 I/O wiring diagram of PLC control4.2 系統(tǒng) I/O 定義：由啤酒灌裝壓蓋機和啤酒灌裝貼標機的 PLC 控制 I/O 接線圖可以確定出控制系統(tǒng)所需的 I/O 點數(shù)，根據(jù)控制系統(tǒng)所需要的 I/O 點數(shù)及控制對象的控制要求，結(jié)合第 3 章 3.2節(jié)所介紹的 PLC 的選擇依據(jù)，本設(shè)計選用第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計及 I/O 定義-- 24 --了三菱 FX2N-48MR 型號的 PLC, 它有 24 點輸入，24 點輸出，其擴展單元也有 24 點輸入，24 點輸出。FX2N-48MR 型號的 PLC 用作本系統(tǒng)的自動控制，不但滿足了控制系統(tǒng)的輸入、輸出點數(shù)，而且還留有一定裕量，以作為系統(tǒng)今后增加擴展功能備用。確定了控制對象的 I/0 點并選定了 PLC 型號，根據(jù)啤酒灌裝壓蓋機和貼標機生產(chǎn)工藝流程中控制對象的實際情況，并從 PLC 的基本特殊要求考慮對 PLC 的 I/O 點進行分配，其分配情況如表所示（表 1 為啤酒灌裝壓蓋機 PLC 控制 I/O 圖，表 2 為啤酒貼標機 PLC控制 I/O 圖）：表 1 啤酒灌裝壓蓋機 PLC 控制 I/O 點定義table 1 Defining of input/output of PLC輸入點編號 定義 輸出點編號 定義000 送瓶安全檢測開關(guān) 000 主機啟動繼電器 1KH001 螺桿安全保護開關(guān) 001 主機啟動繼電器 2KH002 有瓶檢測開關(guān) 002 單機指示燈 4HL003 滑道無蓋檢測開關(guān) 003 聯(lián)機指示燈 5HL004 主機預(yù)啟動按鈕 004 主機預(yù)啟動控制繼電器 005 主機停止按鈕 005 剎車控制繼電器006 聯(lián)機控制按鈕 006 真空泵星-角啟動繼電器007 滴噴水手動控制按鈕 007 瓶蓋控制繼電器010 滴噴水自動控制按鈕 010 清洗供水閥011 擋瓶手動控制按鈕 011 清洗供氣閥012 擋瓶自動控制按鈕 012 滴水閥013 噴油閥手動控制按鈕 013 噴水閥遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）-- 25 --014 滴油閥自動控制按鈕 014 擋瓶氣閥015 滑槽噴嘴送蓋手動控制按鈕 015 滴油閥016 滑槽噴嘴送蓋自動控制按鈕 016 真空泵星角運行繼電器017 灌裝閥電碰鎖手動控制按鈕 017 真空泵星角運行繼電器020 灌裝閥電碰鎖自動控制按鈕 020 滑道無蓋指示燈 3HL021 離合器合按鈕 021 噴氣閥022 離合器離按鈕 022 電碰鎖氣缸閥 023 單機啟動按鈕 023 噴油閥024 單機停止按鈕 024 噴油控制閥025 破瓶處理按鈕 025 送瓶故障指示燈 1HL026 真空泵啟動按鈕 026 供送螺桿故障指示 2HL027 真空泵停止按鈕 030 主機急停按鈕表 2 啤酒貼標機 PLC 控制 I/O 點定義table 2 Defining of input/output of PLC輸入點編號 定義 輸出點編號 定義031 SVF 啟動按鈕 QA1 027 SVF 送電接點 032 SVF 停止按鈕 TA1 030 SVF 啟動接點 第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計及 I/O 定義-- 26 --033 D1、D2 停止按鈕 TA2 031 給標電磁閥 034 D2 啟動按鈕 QA2 032 主機啟動接點 035 貼標機行程保護開關(guān) 1S1 033 SVF 停止指示燈 036 貼標機行程保護開關(guān) 2S1 034 SVF 啟動指示燈 037 貼標機行程保護開關(guān) 1S2 035 SVF 故障指示燈 040 貼標機行程保護開關(guān) 2S2 036 給標指示燈 041 貼標機接近保護開關(guān) S8 037 漿糊泵電磁閥 Y2 042 貼標機接近保護開關(guān) 59 040 漿糊泵電磁閥 Y3 043 給標電磁閥 8KH 041 進瓶電磁閥 Y4 044 D1 啟動按鈕 045 進瓶星輪控制開關(guān) 9KH 046 SVF 故障開關(guān) 047 漿糊泵控制開關(guān) 10KH