基于PLC的一款饮料灌装生产流水线控制系统设计毕业设计

摘 要

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（可编程序控制器）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。鉴于此，设计者利用PLC的功能和特点设计出了一款饮料灌装生产流水线控制系统。

文章刚开始介绍了PLC的相关知识，接着以饮料灌装流水线为例，采用三菱公司的FX系列可编程序控制器，介绍了PLC 在饮料灌装流水线中的应用，给出了详细的程序设计过程。利用PLC控制饮料灌装生产过程，可有效提高灌装生产效率，并显著增加控制系统的可靠性和柔性。

关键词：可编程控制器；灌装流水线；顺序功能图；梯形图

I

Abstract

With the increasing level of industrial automation, many industrial enterprises are faced with the transformation of traditional production line and re-design problem. PLC (programmable logic controller) is a microprocessor as the core of industrial control devices, it will relay the traditional control system combined with computer technology in recent years in industrial automation, mechanical and electrical integration, the transformation of traditional industries such as generally applied. As a general-purpose industrial control computer, the realization of industrial control wiring logical leap in logic to storage, industrial control in the world is playing an increasingly important role. In view of this, the designers of the use of PLC functions and features designed a beverage filling production line control system.

The article introduced the PLC beginning of the relevant knowledge, and then to drink bottling line as an example, the use of Mitsubishi FX series programmable logic controller, PLC, introduced in the beverage bottling line in the application, given a detailed program design process. PLC control of the use of beverage filling production process, which can effectively improve the production efficiency of filling, and significantly increase the reliability of control systems and flexible.

Key words: programmable logic controller； filling lines；Sequential Function Chart； Ladder

Diagram

II

目录

摘 要 .............................................................................................................................................. I Abstract .......................................................................................................................................... II 1绪论 .............................................................................................................................................. 1 1.1设计任务 ............................................................................................................................... 2 1.1.1课题内容......................................................................................................................... 2 1.1.2 工艺要求 ............................................................................................................................... 2

1.1.3控制要求......................................................................................................................... 3 1.1.4 课题要求........................................................................................................................ 3 2总体设计方案 .............................................................................................................................. 4 2.1灌装机灌装方法的选择 ....................................................................................................... 4 2.2定量灌装............................................................................................................................ 5 2.3饮料灌装流水线的基本结构 ............................................................................................... 5 2.4瓶子的输送 ........................................................................................................................... 5 2.5次品的分离 ............................................................................................................................... 5 3电气控制系统设计 ...................................................................................................................... 6 3.2选择电器元件 ....................................................................................................................... 7 3.3流水线灌装的工作原理 ..................................................................................................... 10 3.4系统流程图 ......................................................................................................................... 10 3.5电控系统与原理图设计 ..................................................................................................... 12 4 PLC设计 .................................................................................................................................... 14

4.1 PLC的结构、特点及工作原理介绍 ............................................................................. 14 4.2选择PLC ......................................................................................................................... 15 4.3 I/O点的编号分配和PLC外部接线图 .............................................................................. 16 4.4控制面板图 ......................................................................................................................... 17 4.5程序设计原则及方法...................................................................................................... 18 4.6梯形图 ................................................................................................................................. 19 4.7 说明 ........................................................................................................................................ 21 5调试过程及结果 ........................................................................................................................ 22

III

参考文献 ....................................................................................................................................... 23 结束语 ........................................................................................................................................... 24 致谢 ............................................................................................................................................... 26 附录 ............................................................................................................................................... 27

IV

1绪论

目前，饮料厂的自动化灌装生产线中已经有越来越多的机器在使用先进的灌装生产技术提高机器的自动化控制水平和生产效率，而应用PLC完成电气部分的控制是工业自动化电气控制的主要发展方向。红牛饮料公司新上市的72000罐/小时的自动化灌装生产线便是先进的灌装技术。

浓缩果汁设备除引进的浓缩果汁生产线外，我国已基本能生产浓缩果汁设备。第一条国产果汁生产线诞生于1994年底，使用厂是山东平原宝原果汁饮品公司，当时的主要设备是卧式螺旋沉降式离心机和降膜管式三效蒸发器外，还有兰州石化装备工程总公司的板式蒸发器，目前606所已能成套提供浓缩果汁设备。用于果汁澄清的超滤装置目前都依靠进口，相信不久的将来，将会有自动化程度高的国产果汁超滤设备[1]。

在饮料灌装机设备方面，美国、德国、日本、意大利和英国的制造水平相对较高。我们可以通过这些国家的饮料灌装机的新趋势来确定我们国家与他们之间的差别，应该向哪些方面发展才能缩小之间的差别，使我国的灌装机尽快挤进世界先进行业之列。 1.多功能

同一台设备，可进行茶饮料、咖啡饮料、豆乳饮料和果汁饮料等多种饮料的热灌装：均可进行玻璃瓶于聚酯瓶的灌装，尽量减少企业生产成本。 2.高速度、高产量

碳酸饮料灌装机的灌装速度最高达2000罐/分，德国H&K公司、SEN公司、KRONES公司，其灌装机的灌装阀分别达到165头、144头178头。非碳酸饮料灌装机的灌装阀50-100头，灌装速度最高达1500灌/分。 3.技术含量高、可靠性高

全线的自控水平高和全线效率高。在线检测装置和计量装置配套完备，能自动检测各项参数、计量精确。集机、电、气、光、磁为一体的高新技术产品不断涌现[2][3]。

PLC编程简介体积小，重量轻，耗电少，接线编程简单，可靠性高，反应快。 可编程控制器（Programmable Controller）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程控制器（Programmable Controller），简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机（Personal Computer）简称混淆，所以将可编程控制称PLC。

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