DZ199PLC在啤酒灌裝壓蓋機(jī)和啤酒貼標(biāo)機(jī)上的應(yīng)用,dz199plc,啤酒,灌裝,壓蓋,以及,貼標(biāo)機(jī)上,應(yīng)用,利用,運用 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）摘要：啤酒生產(chǎn)線比較復(fù)雜，生產(chǎn)環(huán)節(jié)也很多。其中啤酒的灌裝壓蓋和貼標(biāo)就是啤酒生產(chǎn)線上重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。因此本設(shè)計以 PLC 在啤酒灌裝壓蓋機(jī)和啤酒貼標(biāo)機(jī)上的應(yīng)用為例，介紹了 PLC 在啤酒生產(chǎn)線上的應(yīng)用。其中對 PLC 在啤酒灌裝壓蓋機(jī)上的應(yīng)用作了比較詳細(xì)的研究，對 PLC 在啤酒貼標(biāo)機(jī)上的應(yīng)用也作了一些介紹?？刂葡到y(tǒng)主要由一臺 PLC、可調(diào)速電機(jī)、灌裝壓蓋部分、變頻調(diào)速器、貼標(biāo)部分、灌裝壓蓋檢測部分、貼標(biāo)檢測部分等組成。其中可調(diào)速電機(jī)用來控制灌裝壓蓋部分，變頻調(diào)速器用來控制貼標(biāo)部分。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。三菱 FX2N 系列 PLC 在順序控制方面的功能較強(qiáng)，實現(xiàn)比較方便。因此本系統(tǒng)選用了FX2N-48MR 型號的 PLC 進(jìn)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。采用 PLC 控制啤酒生產(chǎn)線，實現(xiàn)了啤酒生產(chǎn)線的自動化。對勞動生產(chǎn)率的提高，啤酒質(zhì)量和產(chǎn)量的提高具有深遠(yuǎn)的意義。關(guān)鍵詞：可編程序控制器 （PLC） 啤酒灌裝壓蓋機(jī) 啤酒貼標(biāo)機(jī)Summary : Beer production line is more complicated, there are a lot of product segments. To it is overlay and marks to be beer important product 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）segments at the production line to stick and to press to pour into beer. So originally design and pour into pressing overlaying machine and to stick to mark the application on the plane as the example in beer with PLC, have introduced the application on beer production line of PLC. It is overlay in beer PLC application of plane make comparisons detailed research to keep to pour into among them, it is also mark in beer PLC application of plane do some introduce too to stick label.The control system is by a PLC mainly, adjustable speed electrical machine , pouring into and pressing 、covering some , frequency conversion governor , stick marking partly machine , pour into and press and cover measuring partly machine , stick and mark measuring to make up partly ,etc. Adjustable speed electrical machinery is used to press to pour into to control to used for, frequency conversion governor is used to controls the sticks label system.This control system has two characteristics: the one is input and output equipment is too much ; the other one is, the control system which is needed to be realized is the logic control in the order basically.FX2N series PLC of MITSUBISHI is relatively strong in the function of order control, it is more convenient to realize. So this system has selected FX2N-48MR type of PLC for use is controlled , has already satisfied I/O that the control system needs and counted, have met the control request which is accused of the target again.Adopt PLC to control beer production line , has realized the automation of beer production line . To the improvement of the labor productivity, the improvement of beer quality and output has far- reaching meanings.Keyword: programmable logic computer (PLC) Beer pours into and presses the covering machine Beer sticks of the marking machine遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）1 引言…………………………………………………………………12 可編程序控制器簡介……………………………………………22.1 可編程序控制器的定義和產(chǎn)生………………………………22.1.1 可編程序控制器的定義……………………………………22.1.2 可編程序控制器的產(chǎn)生……………………………………32.2 可編程序控制器的構(gòu)成和分類………………………………42.2.1 可編程序控制器的構(gòu)成……………………………………42.2.2 可編程序控制器的分類……………………………………42.3 可編程序控制器的發(fā)展過程和現(xiàn)狀…………………………52.3.1 可編程控制器的發(fā)展過程…………………………………52.3.2 可編程控制器的現(xiàn)狀………………………………………62.4 可編程序控制器的發(fā)展方向和應(yīng)用…………………………72.4.1 可編程器的發(fā)展方向………………………………………72.4.2 可編程序控制器的應(yīng)用……………………………………113 系統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程及 PLC 選型………………………………123.1 系統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程……………………………………………123.1.1 啤酒灌裝壓蓋機(jī)的生產(chǎn)工藝流程…………………………123.1.2 啤酒貼標(biāo)機(jī)的生產(chǎn)工藝流程………………………………13 3.2 PLC 的選型……………………………………………………133.2.1 選擇 PLC 控制的原因………………………………………133.2.2 PLC 選擇主要依據(jù)…………………………………………153.2.3 PLC 型號的選擇……………………………………………174 系統(tǒng)硬件設(shè)計及 I/O 定義………………………………………184.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計…………………………………………………184.1.1 啤酒灌裝壓蓋機(jī)的硬件設(shè)計………………………………184.1.2 啤酒貼標(biāo)機(jī)的硬件設(shè)計……………………………………224.2 系統(tǒng) I/O 定義…………………………………………………245 軟件設(shè)計 …………………………………………………………275.1 啤酒灌裝壓蓋機(jī)的軟件設(shè)計…………………………………27遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）5.2 啤酒貼標(biāo)機(jī)的軟件設(shè)計………………………………………306 程序清單 …………………………………………………………32程序清單……………………………………………………………32結(jié)束語…………………………………………………………………39參考文獻(xiàn)………………………………………………………………40附錄 A：PLC 梯形圖編程界面…………………………………………41附錄B：FX2N系列PLC性能特點………………………………………42附錄C：三菱FX2N系列基本指令表……………………………………43外文資料………………………………………………………………44遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）-1-1 引言在以往的啤酒生產(chǎn)過程中，利用傳統(tǒng)的繼電器—接觸器控制裝置來控制啤酒生產(chǎn)線有許多局限性。由于啤酒生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣，使機(jī)械設(shè)備受到影響而容易老化，可靠性降低，而且需要大量的人力在現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)視和維護(hù)。PLC 專為在工業(yè)環(huán)境的惡劣條件下應(yīng)用而設(shè)計，能置于有很強(qiáng)的電噪聲、電磁干擾、機(jī)械震動、極端溫度和濕度很大的環(huán)境中。采用 PLC 作為自動生產(chǎn)線集中控制的核心，利用軟件可以方便地改變工藝過程而滿足不同的要求及生產(chǎn)現(xiàn)場的需要。可編程控制器是以微處理器為核心的專用計算機(jī)，利用它面向用戶的編程語言，不僅能實現(xiàn)邏輯控制，還能實現(xiàn)各種順序和定時控制以及復(fù)雜的閉環(huán)控制；利用它內(nèi)部大量的輔助繼電器可實現(xiàn)無觸點控制；利用它控制可靠性高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)、在惡劣環(huán)境下能長時間不間斷運行、編程容易而維護(hù)工作量小、還配有通訊接口和各種模塊的特點，可以把它作為下位機(jī)放在自動生產(chǎn)線的工作現(xiàn)場完成各種控制任務(wù)。正是因為可編程控制器有這些良好的特性，使它很適合啤酒飲料業(yè)設(shè)備的控制。由于本人的水平有限，加之設(shè)計時間倉促，盡管經(jīng)過多次審稿和修改，可能還存在不足之處，敬請各位老師批評指正。第 2 章 可編程序控制器簡介- 2 -2可編程序控制器簡介2.1可編程序控制器的定義和產(chǎn)生2.1.1可編程序控制器的定義可編程序控制器（Programmable controller）,簡稱 PLC。它是在繼電器控制的基礎(chǔ)上開發(fā)起來的，并逐漸發(fā)展成以微處理器為核心，把自動化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動控制裝置。目前已被廣泛地應(yīng)用于各種生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)過程的自動控制中。1980年，美國電氣制造商協(xié)會（NEMA）將可編程序控制器作了如下定義：可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子儀器， 其可編程存貯器可以存貯某些實現(xiàn)邏輯、定序、定時、計數(shù)和四則運算等特殊功能的指令，用以控制機(jī)械和生產(chǎn)過程。[1]1987年 2月，國際電工技術(shù)委員會（IEC）對 PC的定義是：可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計，它采用一類可編程序的存貯器，用于其內(nèi)部存貯程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字式或模擬式輸入輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體、易于擴(kuò)充功能的原則設(shè)計。[1]國際電工技術(shù)委員會（IEC）肯定了可編程序控制器（PC）的命名。從此，PC 代替PLC，逐步流行于全世界。雖然可編程序控制器（PC）仍在發(fā)展，但是從 IEC的定義和實用功能上可以認(rèn)為：可編程序控制器是一種工業(yè)控制計算機(jī)。2.1.2可編程序控制器的產(chǎn)生 60年代末期，由于市場的需要，工業(yè)生產(chǎn)開始從大批量少品種的生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)樾∨慷嗥贩N的生產(chǎn)方式。但是，當(dāng)時這種大規(guī)模生產(chǎn)線的控制電路大多數(shù)是繼電器控制系統(tǒng)，它體積大、耗電多，可靠性低，特別是改變生產(chǎn)程序非常困難。為了改變這種狀況，遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）- 3 -1968年，美國通用汽車公司對外公開招標(biāo)，要求用新的電氣控制裝置取代繼電器控制裝置，以便適應(yīng)改變生產(chǎn)程序的需要。該公司提出下面十項指標(biāo)：（1）編程方便，現(xiàn)場可修改程序；（2）維修方便，采用插件式結(jié)構(gòu)；（3）可靠性高于繼電器控制裝置；（4）數(shù)據(jù)可直接輸入管理計算機(jī)；（5）輸入電源可為市電；（6）輸出電源可為市電，負(fù)載電流要求 2安培以上，可直接驅(qū)動電磁閥和接觸器等；（7）用戶存儲容量大于 4K；（8）體積小于繼電器控制裝置；（9）擴(kuò)展時原系統(tǒng)變更最少；（10）成本可與繼電器控制裝置競爭。以上十項指標(biāo)，實際上都是現(xiàn)在可編程序控制器最基本的功能。[2]1969年，在美國出現(xiàn)第一臺可編程序控制器，經(jīng)過 25的發(fā)展，現(xiàn)在已成為一種最重要、高可靠性、應(yīng)用場合最多的工業(yè)控制微型計算機(jī)。它應(yīng)用大規(guī)模集成電路、微型計算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展成果，逐步形成具有多種優(yōu)點和微型、小型、大型、超大型等各種規(guī)格的系列產(chǎn)品，應(yīng)用于繼電器控制系統(tǒng)到監(jiān)控計算機(jī)之間的許多過程控制領(lǐng)域。PLC已和數(shù)控技術(shù)及工業(yè)機(jī)器人并列為工業(yè)自動化的三大支柱。[2]初期的 PLC只是用于邏輯控制的場合，代替繼電器控制系統(tǒng)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，PC以微處理器為核心，適用于開關(guān)量、模擬量和數(shù)字量的控制，它已應(yīng)用到過程控制和位置控制等場合的控制領(lǐng)域。目前，可編程控制器既保留了原來可編程序邏輯控制器的所有優(yōu)點，又吸收和發(fā)展了其他控制裝置的優(yōu)點，包括計算機(jī)控制系統(tǒng)、過程儀表控制系統(tǒng)、集散系統(tǒng)、分散系統(tǒng)等。在許多場合，可編程控制器可以構(gòu)成各種綜合控制系統(tǒng)，例如構(gòu)成邏輯控制系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)和圖形工作站等等。[2]2.2可編程序控制器的構(gòu)成和分類2.2.1可編程序控制器的構(gòu)成（1）單片機(jī)。包括一臺計算機(jī)所必須的部件：中央處理器 CPU；存貯器 RAM和ROM（EPROM 或 EPRAM） ；并行接口 PIO；串行接口 SIO；時鐘 CTC。單片機(jī)對整個 PC的工作進(jìn)行控制。第 2 章 可編程序控制器簡介- 4 -（2）輸入/輸出（I/O）接口電路。分為開關(guān)量、模擬量和數(shù)字量。所有輸入輸出信號都經(jīng)過光電耦合器或繼電器。輸入信號一般有兩種形式：直流輸入和交流輸入。輸出信號一般有三種形式：繼電器輸出型、晶體管輸出型和可控硅輸出型。（3）穩(wěn)壓電源。供應(yīng) PC內(nèi)部輸入電源，有 PC還能供應(yīng)外部輸出電源，方便用戶。（4）配置有擴(kuò)展接口、存貯器接口、通信接口和編程器接口等。（5）各種智能模塊。（6）編程器。[3]2.2.2可編程序控制器的分類（1）按 I/O點數(shù)一般分為微型（32 點以下） 、小型（128 點以下） 、中型（1024 點以下） 、大型（2048 點以下） 、超大型（可達(dá) 8192點以上）五種。（2）按結(jié)構(gòu)分為箱體式、模塊式和平板式三種。這種面向控制過程、面向問題的編程方式，與目前常用的匯編語言相比，雖然在 PC內(nèi)部增加了解釋程序，增加了程序執(zhí)行時間，但對大多數(shù)的機(jī)電控制設(shè)備來說是微不足道的。[3]2.3可編程序控制器發(fā)展過程和現(xiàn)狀2.3.1可編程序器的發(fā)展過程1969年，美國 DE公司受美國通用汽車公司的委托，首先研制成功世界上第一臺可編程序控制器以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器控制盤。隨后，美國 MODICON公司研制了型號為 084的可編程序控制器。從那時起，美國的可編程序控制技術(shù)得到很快的發(fā)展，并朝著實用化階段發(fā)展。1972 年左右，歐洲各國亦相繼投入力量研制。日本約在 1973年左右隨著本國微計算機(jī)及集成電路技術(shù)的發(fā)展也相應(yīng)的發(fā)展了可編程序控制器。[4]到了七十年代中期，可編程序控制器進(jìn)入實用化階段。隨著多種 8位微處理和位片式處理器的相繼問世，可編程序控制器技術(shù)迅速提高，在邏輯運算功能的基礎(chǔ)上增加了數(shù)值運算、閉環(huán)調(diào)節(jié)的功能，運算速度加快，輸入、輸出規(guī)模擴(kuò)大，并開始與小型計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)成了以可編程序控制器為重要部件的初級分散控制系統(tǒng)。此時可編程序控制器在冶金、石化、輕工等工業(yè)生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應(yīng)用。[4]七十年代末期，可編程序控制器進(jìn)入了成熟階段，16 位微處理器及各種單片微處理器的相繼問世，可編程序控制器向大規(guī)模、高速度、高性能方面發(fā)展，從而形成了多種遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）- 5 -系列化產(chǎn)品，出現(xiàn)了緊湊型、低價格的新一代產(chǎn)品和多種不同性能的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。此時，面向工程技術(shù)人員的編程語言也發(fā)展成熟，并出現(xiàn)了工程技術(shù)人員用的圖形結(jié)構(gòu)式語言。在功能上，可編程序控制器已經(jīng)可以完全取代傳統(tǒng)的邏輯控制裝置、模擬控制儀表盤和小型機(jī) DDC控制系統(tǒng)，應(yīng)用領(lǐng)域也在迅速擴(kuò)大。[4]到 80年代，可編程序控制器已發(fā)展成為可獨立的專門技術(shù)，成為性能優(yōu)良的自動化工業(yè)裝置。如可編程序控制器本身就能構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)，承擔(dān)全廠綜合自動化的任務(wù)等。90 年代可編程序控制器仍保持旺盛的發(fā)展勢頭，并不斷擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。[4]2.3.2可編程控制器的現(xiàn)狀 在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備及自動化項目中，我們會遇到大量的開關(guān)量、脈沖量以及模擬量等控制裝置。如電機(jī)的啟動與停止；電磁閥的開閉；工件的位置、速度、加速度等的測定；產(chǎn)品的計數(shù)以及溫度、壓力、流量等物理量的設(shè)定和控制等等。傳統(tǒng)的工業(yè)自動控制主要是由繼電器或分離的電子線路來實現(xiàn)的。眾所周知，這種控制方式雖然造價便宜，但存在著許多致命弱點。如只能用于簡單的邏輯控制；僅適用于某種工程項目，缺乏通用性，一旦要進(jìn)行改動或優(yōu)化，只能通過硬件的重新組合來實現(xiàn)。隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，它給工業(yè)自動化帶來了革命性的變革。這個變革是由繼電器控制到計算機(jī)控制的飛躍。所謂計算機(jī)控制，主要具備以下兩個基本特點，即硬件上至少有一個微處理器，而其控制方式是通過軟件來實現(xiàn)的。目前工業(yè)界比較有代表的控制方式主要有以下幾個類別：[4]（1）單板機(jī)控制系統(tǒng)單板機(jī)控制系統(tǒng)僅適于較簡單的自動化項目。硬件上主要受 CPU、內(nèi)存容量及 I/O接口的限制；軟件上主要受限于與 CPU類型有關(guān)的匯編語言。一般來說，單板機(jī)或單片機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用只是為某個特定產(chǎn)品服務(wù)的。其通用性、兼容性和擴(kuò)展性都相當(dāng)差。（2）工業(yè)控制機(jī)（IPC）工業(yè)控制機(jī)是從 PC的基礎(chǔ)上通過應(yīng)用推廣發(fā)展起來的。由于它是由微機(jī)及芯片的專業(yè)廠家開發(fā)出來的，所以其硬件品種兼容性強(qiáng)且總線標(biāo)準(zhǔn)化程度高，其軟件資源豐富，特別是有實時操作系統(tǒng)的支持，運行速度快，實時性強(qiáng)，可用于模型復(fù)雜的項目。能把控制任務(wù)和圖文顯示功能集成在一起。但工業(yè)控制機(jī)的缺點在兩個方面：第一有較長的裝置訪問時間。第二 I/O控制點數(shù)不能夠隨意擴(kuò)展。第 2 章 可編程序控制器簡介- 6 -（3）計算機(jī)集散控制系統(tǒng)（DCS）計算機(jī)集散控制系統(tǒng)是由回路儀表控制系統(tǒng)發(fā)展而來的。它的優(yōu)勢在于模擬量的處理及回路調(diào)節(jié)功能。自 70年代初期問世以來，得到了迅速的發(fā)展。微處理器特別是單片機(jī)的出現(xiàn)和通信技術(shù)的成熟，使得計算機(jī)集散控制系統(tǒng)把順序控制裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、過程控制的模擬量儀表有機(jī)的結(jié)合在一起，形成了滿足各種不同需求的集散型控制系統(tǒng)。（4）傳統(tǒng)的可編程邏輯控制器（PLC）傳統(tǒng)的可編程邏輯控制器的最初概念和設(shè)計思想是將計算機(jī)軟件的控制思想代替繼電器邏輯。其硬件的構(gòu)成與微機(jī)相似。在可編程邏輯控制器發(fā)展的初期，其主要的開發(fā)意圖和應(yīng)用領(lǐng)域是數(shù)字式控制，它按照用戶程序存貯器里的指令安排，通過輸入接口采入現(xiàn)場信息，執(zhí)行邏輯或數(shù)值運算，然后通過輸出接口去控制各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作。然而經(jīng)歷了近 30年的發(fā)展之后，使傳統(tǒng)的PLC也具備了邏輯順序控制、模擬量處理、回路調(diào)節(jié)技術(shù)等三個功能。2.4可編程序控制器發(fā)展方向和應(yīng)用2.4.1可編程序控制器發(fā)展方向隨著計算機(jī)科學(xué)的發(fā)展和工業(yè)自動化的愈來愈高的需求，可編程控制技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。僅僅將 PLC作為繼電器邏輯控制的替代，或者說只將 PLC理解為開關(guān)量的話，那就是一個錯誤的概念了。綜合國外特別是歐洲及國內(nèi)的發(fā)展動態(tài)，其發(fā)展趨勢主要有以下幾個方面。[5]（1）可編程控制技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化在工業(yè)自動化產(chǎn)品繁花似錦的今天，一家獨霸天下的局面已不存在，因而各生產(chǎn)廠商既互相競爭又要相互合作。一種自動化產(chǎn)品的競爭力除表現(xiàn)在其技術(shù)上的個性外，更重要的還在于滿足國際標(biāo)準(zhǔn)化的程度和水平。標(biāo)準(zhǔn)化一方面保證了產(chǎn)品的出廠質(zhì)量，另一方面也保證了各廠家產(chǎn)品的相互兼容。出廠檢驗時各可編程控制產(chǎn)品的廠家都有相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作依據(jù)。例如，美國有 NEMA標(biāo)準(zhǔn)，日本有 JIS標(biāo)準(zhǔn)，德國、奧地利有 DIN標(biāo)準(zhǔn)。按照這些標(biāo)準(zhǔn)，各種型號的 PLC產(chǎn)品對工業(yè)應(yīng)用環(huán)境、抗干擾性等條目都給出了明確規(guī)定。但是，這些標(biāo)準(zhǔn)目前只能是統(tǒng)一區(qū)域性的產(chǎn)品，而不能實現(xiàn)全球的統(tǒng)一性。在PLC的發(fā)展過程中，特別給工業(yè)自動化行業(yè)帶來困擾的是，雖然 PLC的基本語言梯形圖和指令表分別是在接觸器、繼電器以及匯編語言的基礎(chǔ)上建立起來的，但各廠家無論是從遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）- 7 -語言結(jié)構(gòu)、語言功能還是從語言形式表述上都有不同程度上的較大區(qū)別。為使各 PLC廠家的產(chǎn)品有一個共同的參照平面，制定了國際標(biāo)準(zhǔn)。（2）大型計算機(jī)特點的集成傳統(tǒng)的 PLC僅憑單純的邏輯順序控制功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)當(dāng)今工業(yè)控制任務(wù)的需求，需處理一些復(fù)雜的任務(wù)，使控制系統(tǒng)具有較高的智能度，可編程控制系統(tǒng)必須具備大型計算機(jī)的分析計算能力。這種大型計算機(jī)特點的集成主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1)系統(tǒng)的高速響應(yīng)性這里有一個概念要澄清，那就是：系統(tǒng)速度不是僅由 CPU來決定，而且還要考慮 I/O數(shù)據(jù)的傳輸速度。當(dāng)然 CPU的速度起著決定性的作用。判斷 CPU的速度主要看是每條指令的執(zhí)行時間。 2)定時的多任務(wù)分時操作系統(tǒng)多任務(wù)分時操作系統(tǒng)主要來自大型計算機(jī)，它可以將整個操作界面分成數(shù)個分別具有不同優(yōu)先權(quán)的任務(wù)等級。其中優(yōu)先權(quán)高的任務(wù)等級，有著較短的巡回掃描周期，而且每個任務(wù)等級可包括多個具體任務(wù)。在這些任務(wù)中間可再細(xì)分優(yōu)先權(quán)的高低。在這種操作系統(tǒng)的管理下，優(yōu)先權(quán)高的任務(wù)等級總是先被執(zhí)行，剩余的時間里可執(zhí)行優(yōu)先權(quán)任務(wù)較低的等級。這樣一個操作系統(tǒng)使得可以將比較重要的任務(wù)定義得任務(wù)等級高一些，而一些較一般的任務(wù)可以定義的任務(wù)等級低一些。這樣整個系統(tǒng)便得到了優(yōu)化，具有較好的實時性。3)編程語言高級化可能對一個電氣工程師來說，梯形圖和指令表這兩種編程方式是比較常用和習(xí)慣的。因為這兩種方式都有著明顯的優(yōu)點。例如梯形圖靠近電氣線路比較直觀。而指令表是由匯編語言演譯過來的，比較靠近計算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)，然而，在控制思想日趨復(fù)雜的今天，用梯形圖及指令表來表達(dá)實在顯得過于復(fù)雜和繁瑣。隨著 C語言、FORTRAN、PASCAL 等高級語言加入到 PLC中去，使得復(fù)雜思想的表達(dá)就顯得方便簡潔多了。4)較大的應(yīng)用程序存儲空間較高的系統(tǒng)分析計算能力當(dāng)然要求有足夠的程序存儲空間。同時足夠的程序存儲空間是系統(tǒng)具備較強(qiáng)數(shù)據(jù)處理能力的先決條件。應(yīng)用程序存儲空間的大小在某種意義上說明了其硬件系統(tǒng)的先進(jìn)程序。(3)智能分布式控制思想與系統(tǒng)的開放性、兼容性第 2 章 可編程序控制器簡介- 8 -DCS系統(tǒng)之所以能與 PLC系統(tǒng)并行發(fā)展，是因為它在處理模擬量、回路調(diào)節(jié)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面有著其優(yōu)越性。然而現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展使 PLC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和發(fā)展能力發(fā)生了革命性的變化。分布式的控制思想首先將可能出現(xiàn)的問題限制在局部范圍，從而提高了系統(tǒng)的可靠性。智能分布控制思想和系統(tǒng)的開放性、兼容性是可編程控制技術(shù)發(fā)展是一個極為令人關(guān)注的領(lǐng)域。（4）系統(tǒng)的開放性和兼容性開放性和兼容性是不可分割的而且是相輔相成的概念。這里一方面是某一產(chǎn)品和第三家同類產(chǎn)品在通信上的兼容程度，另外一方面是指，某系統(tǒng)尤其是軟件上的開發(fā)平臺對使用者有多大的開放程度。當(dāng)今可編程控制產(chǎn)品的種類繁多加上自動化項目越來越大，致使常常在一個工程項目中出現(xiàn)不同廠家的產(chǎn)品作主站的現(xiàn)象。這就要求每一廠家的產(chǎn)品族中，都要考慮到和其他廠家產(chǎn)品兼容性的問題。另一方面，可編程控制器與工業(yè)計算機(jī)等其他裝置的通信的難易也體現(xiàn)了其開放性的特點。（5）通用性和專業(yè)化的結(jié)合可編程控制產(chǎn)品是通用的。但是工業(yè)的每一領(lǐng)域都有自己的特點。怎樣才能使一個系統(tǒng)既具有通用性又具備專業(yè)化呢？硬件系統(tǒng)的模塊化便是解決這一矛盾的鑰匙。這樣，適合于某個行業(yè)或某些特殊問題的專用模塊就可以很容易地集成到通用系統(tǒng)中去。這些專用模塊包括：定位或 CAN模塊、溫度測量模塊、稱重模塊、電力行業(yè)用的高速采樣模塊、網(wǎng)絡(luò)接口模塊等等。（6）可編程技術(shù)的智能化提高一個系統(tǒng)的智能程度不僅能提高系統(tǒng)的品質(zhì)，在某種意義上也提高了系統(tǒng)的可靠性。其智能化發(fā)展的特點主要體現(xiàn)在如下幾點：1）開發(fā)環(huán)境的智能性　2）硬件的智能集成度3）模糊邏輯及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用通過綜上所述，我們可以了解到，用 PLC可編程邏輯控制器這個詞來表達(dá)當(dāng)今可編程控制系統(tǒng)，已經(jīng)不再適合了。因為在其中已經(jīng)溶進(jìn)了工業(yè)計算機(jī)和計算機(jī)集散系統(tǒng)的特點。 。因此可以得出下面幾個結(jié)論：（1）工業(yè)控制機(jī)（IPC）及計算機(jī)集散控制系統(tǒng)（DCS）以及 PLC在走著一條相互融合的遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）- 9 -道路。（2）智能分步式控制是可編程控制系統(tǒng)基于現(xiàn)場總線的新型控制思想。（3）系統(tǒng)的智能性將越來越重要。因此系統(tǒng)的分析運算能力越來越強(qiáng)。（4）基于標(biāo)準(zhǔn)化的開放性和兼容性是衡量系統(tǒng)質(zhì)量的重要判據(jù)。（5）通用性、高度專業(yè)化的融合是可編程控制系統(tǒng)的新特征。2.4.2可編程序控制器的應(yīng)用可編程序控制器的應(yīng)用范圍非常廣泛，從繼電器控制系統(tǒng)到工程控制系統(tǒng)都可以使用?？删幊绦蚩刂破髟谝苯?、石油、化工、機(jī)械、電力、電子、造紙、紡織、印刷、交通運輸、造船、礦山、鍋爐、食品加工、包裝、水處理、郵政、通訊、倉庫、工業(yè)機(jī)械手等單機(jī)設(shè)備和生產(chǎn)自動線上都有許多成功應(yīng)用的例子。第 3 章 控制系統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程及 PLC 選型- 12 -3 系統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程及 PLC 選型3.1 系統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程3.1.1 啤酒灌裝壓蓋機(jī)的生產(chǎn)工藝流程 啤酒灌裝壓蓋機(jī)是啤酒生產(chǎn)線上的重要設(shè)備之一，它是將輸送帶上送來的洗凈的空瓶，在預(yù)加壓到啤酒飽和溶氣壓力的情況下，灌上定量的二氧化碳的啤酒，灌酒后壓好蓋子，再由輸送帶送出的自動設(shè)備。它的運轉(zhuǎn)情況直接影響到啤酒的產(chǎn)量和質(zhì)量。因而，它的自動控制系統(tǒng)設(shè)計顯得尤為重要。全自動啤酒灌裝壓蓋機(jī)生產(chǎn)的工藝過程主要包括灌裝閥的開啟，液料灌裝，破瓶檢測，破瓶處理及壓蓋等部分。[6]假定灌裝過程中采用可調(diào)速電動機(jī)能正常實現(xiàn)機(jī)器的平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，隨時根據(jù)用戶設(shè)定的產(chǎn)量來調(diào)整機(jī)器的運轉(zhuǎn)速度，遇到故障或條件不足時能自動減速甚至停機(jī)，灌裝壓力及液位由氣動系統(tǒng)調(diào)節(jié)正常，其灌裝壓蓋過程見圖 1（啤酒灌裝壓蓋機(jī)生產(chǎn)工藝流程框圖）：[6]圖 1 啤酒灌裝壓蓋機(jī)生產(chǎn)工藝流程框圖Fig. 1 block diagram of technological process of beer為了說明方便，可參考圖 1：（1）在 S1 處有一個有瓶檢測接近開關(guān) S1，當(dāng) S1 檢測到有啤酒瓶進(jìn)入時，便使 Y1 處的灌裝閥打開，用充二氧化碳的方法使瓶內(nèi)的氧氣排除，同時建立等壓平衡，在等壓的情況下液閥打開，開始灌入液體。液體灌裝定量到位后，根據(jù)等壓灌裝原理，自動關(guān)閉灌裝閥，同時排氣閥打開。（2）在 S2 處有一個破瓶檢測接近開關(guān) S2，當(dāng)檢測到破瓶時，經(jīng)過一定的工位，在 Y2 處破瓶沖洗管打開對破瓶附近的瓶子進(jìn)行沖洗。（3）當(dāng)啤酒瓶進(jìn)行完破瓶沖洗后，在 S3 處有一個有瓶檢測接近開關(guān) S3，當(dāng)檢測開關(guān)檢遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）- 13 -測到有啤酒瓶到來時，擋瓶閥 Y3 打開，壓蓋機(jī)料斗電機(jī)開始轉(zhuǎn)動，攪動蓋子由滑道滑下。瓶子壓蓋后，由輸送帶送出，整個過程連續(xù)不斷，自動完成。3.1.2 啤酒貼標(biāo)機(jī)的生產(chǎn)工藝流程啤酒貼標(biāo)機(jī)也是啤酒生產(chǎn)線上重要的設(shè)備，灌裝壓蓋完的啤酒瓶經(jīng)傳送帶傳送到貼標(biāo)機(jī)上后進(jìn)行貼標(biāo)。啤酒貼標(biāo)機(jī)生產(chǎn)工藝流程大致分為以下幾個階段：[9]1）上膠，即標(biāo)簽紙經(jīng)過涂膠機(jī)構(gòu)上液體粘合劑。2）取標(biāo)，即通過取標(biāo)簽板從標(biāo)盒中一張一張取出標(biāo)紙。3）傳標(biāo)，即把取出的標(biāo)簽紙傳送到粘貼位置。4）貼標(biāo)，涂好膠的標(biāo)簽紙到達(dá)粘貼位置，啤酒瓶子也應(yīng)到達(dá)該位置。5）滾壓燙平，這個過程是由毛刷來完成的。6）鏈條輸送。3.2 PLC 的選型3.2.1 系統(tǒng)選擇 PLC 控制的原因本系統(tǒng)之所以采用 PLC 控制，主要是因為：一、PLC 具有以下優(yōu)點（1）通用性好。PC 是通過軟件來實現(xiàn)控制的。同一臺 PC 可用于不同的控制對象，只需改變軟件就可以實現(xiàn)不同的控制要求。另外，PC 產(chǎn)品已系列化，其結(jié)構(gòu)形式多種多樣，按功能不同又有低檔、中檔、高檔機(jī)之分，可適應(yīng)各種不同要求的工業(yè)控制。同一檔次的 PC，不同機(jī)型的功能基本相同，可以互換。PC 的功能模塊品種多，可以靈活組合成各種大小和不同功能的控制裝置。（2）可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)。由于可靠性是用戶選用的首要依據(jù)，因此，每個 PC 生產(chǎn)廠都將可靠性作為第一指標(biāo)而加以研制，以單片機(jī)為核心，采用了微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動作由無觸點的半導(dǎo)體電路來完成。在硬件和軟件上采用大量的屏蔽、濾波、隔離等抗干擾措施，使 PC 的平均無故障時間達(dá)到 30 萬小時以上，使用壽命長。（3）控制功能強(qiáng)。PC 具有邏輯判斷、計數(shù)、定時、步進(jìn)、跳轉(zhuǎn)、移位、記憶、數(shù)字運算、數(shù)據(jù)處理等功能，還能完成 A/D、D/A 轉(zhuǎn)換以及通訊聯(lián)網(wǎng)等，可以實現(xiàn)順序控制、邏輯控制、位置控制和過程控制等等。因此，它既可以對開關(guān)量進(jìn)行控制，又可以對模擬量控制；既可以控制一臺單機(jī)、一條生產(chǎn)線，又可以控制一個機(jī)群，多條生產(chǎn)線；既可以現(xiàn)場控制，又可以遠(yuǎn)距離控制；既可控制簡單系統(tǒng)，又可控制復(fù)雜系統(tǒng)。第 3 章 控制系統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程及 PLC 選型- 14 -（4）編程簡單，使用方便。PC 采用面向問題的“自然語言”編程，容易掌握。例如目前大多數(shù) PC 均采用與繼電器電路相似的梯形圖編程，既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀感，又考慮到大多數(shù)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及應(yīng)用微機(jī)的水平，很容易被電氣技術(shù)人員所接受，易于編程，程序修改時也容易修改，很靈活方便。使用編程軟件繪制梯形圖十分方便，其繪制梯形圖界面見附錄 A。（5）適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境。PC 在制造工藝上加強(qiáng)了抗干擾措施，例如輸入輸出部分都采用光電隔離，有效地隔離了 PC 內(nèi)部電路與輸入輸出之間電的聯(lián)系，從而避免了輸入輸出部分竄入的干擾信號而引起的誤動作。PC 還采用了屏蔽、濾波等措施，有效地防止了空間電磁干擾，對高頻干擾信號起到良好的抑制作用。（6）具有各種接口，與外部設(shè)備連接非常方便。PC 的接線只需將輸入信號的設(shè)備（按鈕、開關(guān)等）與 PC 輸入端子連接，將接受輸出信號執(zhí)行任務(wù)的執(zhí)行元件（接觸器、電磁閥等）與 PC 輸出端子連接。接線簡單，工作量少。（7）具有較大的靈活性和可擴(kuò)性，而且擴(kuò)展靈活方便。（8）維修方便。PC 上有 I/O 指示燈（LED） ，哪個 I/O 元件有故障，一目了然。（9）可根據(jù)生產(chǎn)工藝要求或運行情況，隨時對程序進(jìn)行在線修改，不用更改硬接線，靈活性大，適應(yīng)性強(qiáng)。二、可編程序控制器與繼電器比較（1）由于采用微處理器為核心，并采取各種抗干擾措施，因此，PC 可靠性很高，控制功能強(qiáng)，體積小。（2）利用 PC 內(nèi)部計數(shù)器和計時器，容易實現(xiàn)邏輯組合和運算，不用增加硬件設(shè)備。（3）由于 PC 采用軟件編制程序來完成控制任務(wù)，因此可以隨時變更程序來適應(yīng)生產(chǎn)工藝的改變，而不用重新布線。三、可編程序控制器與微機(jī)比較（1）使用環(huán)境：PC 的設(shè)計著重于高可靠性和密封結(jié)構(gòu)，適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境，主要用于工業(yè)控制；而微機(jī)對環(huán)境的要求較高，一般要求在干擾小，具有一定的溫度和濕度要求的機(jī)房內(nèi)使用。（2）編程語言：PC 采用了面向操作者的邏輯語言，用繼電器邏輯梯形圖為表達(dá)式，邏輯簡單，易于學(xué)習(xí)和掌握，程序修改時也很容易；而用微機(jī)實現(xiàn)自動控制，常使用匯編語言編程，其語句多，語法關(guān)系復(fù)雜，難于掌握，要求使用者具有一定水平的計算機(jī)硬件遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）- 15 -知識和軟件知識。（3）輸入輸出：PC 的輸入輸出接口已經(jīng)做好，可直接與控制現(xiàn)場的用戶設(shè)備直接連接。輸入接口可以與各種開關(guān)和傳感器連接，輸出接口具有較強(qiáng)的驅(qū)動能力，可以直接與繼電器、接觸器、電磁閥等連接，使用很簡單；而用微機(jī)控制，還要在輸入輸出接口上做大量工作，才能與控制現(xiàn)場連接起來，調(diào)試也比較繁瑣。（4）價格：一般來說，PC 機(jī)價格比微機(jī)的價格低。3.2.2 PLC 選擇主要依據(jù) [2]（1）I/O 點數(shù)。根據(jù)系統(tǒng)要求，估計出所需要的 I/O 點數(shù)，再增加 20%～30%的備用量，以便隨時增加控制功能。對于一個控制對象，由于采用不同的控制方法或編程水平不一樣，I/O 點數(shù)就有所不同。（2）存貯器容量。應(yīng)在所需容量的基礎(chǔ)上增加 25%～35%的備用量，以便隨時增加用戶程序。（3）掃描速度。對于以開關(guān)量為主的控制系統(tǒng)，不用考慮掃描速度，一般機(jī)型都能滿足要求。對于有模擬量的系統(tǒng)，就要考慮掃描速度。（4）指令數(shù)。指令數(shù)多，功能強(qiáng)，適用于復(fù)雜的控制系統(tǒng)。（5）編程語言的種類。一般有指令集、梯形圖、功能快語言等。對中大型 PLC，還配有高級編程語言。（6）輸入、輸出模塊。如果控制系統(tǒng)需要，則考慮模擬量輸入、輸出模塊及其他智能模塊的選用。（7）輸出類型。較常用的有可帶交流或直流負(fù)載的繼電器輸出型，還有適用于直流負(fù)載的晶體管輸出型和適用于交流負(fù)載的晶閘管輸出型，它們屬于無觸點輸出型。（8）輸出點的容量。輸出點的容量，一般是 2A，最大為 10A。要考慮負(fù)載容量的大小，必要時，要用中間繼電器作為輸出點的轉(zhuǎn)換。（9）編程器。一般有簡易（指令表）編程器、液晶顯示圖形編程器、CRT 顯示圖形編程器。有的還帶有磁帶錄音機(jī)接口和打印機(jī)接口，比較實用，適合于較大的系統(tǒng)或多臺 PC共用。如果有個人計算機(jī)，還可選用功能強(qiáng)的 PC 編程軟件包。（10）電源模塊。電源模塊的額定輸出電流要大于或等于主機(jī)、I/O 模塊和其他專用模塊等消耗電流之和。當(dāng)使用擴(kuò)展機(jī)架時，從主機(jī)架電源模塊到最遠(yuǎn)一個擴(kuò)展機(jī)架的線路壓降要小于 0.25V。第 3 章 控制系統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程及 PLC 選型- 16 -（11）輸入信號電源。一般利用 PC 內(nèi)部提供的直流 24V 電源。對帶有源器件的接近開關(guān)，如果現(xiàn)場干擾較大，可外接 220V 輸入電源，提高系統(tǒng)的可靠性。（12）要優(yōu)選主流機(jī)型。做到資源共享。大型企業(yè)需要大量的 PC 機(jī)，組成一個集散控制系統(tǒng)和管理系統(tǒng)。因此，PC 機(jī)應(yīng)有通信接口，以便與其他 PC 機(jī)或上位計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)通信，組成分布式控制系統(tǒng)（DCS） 。最好選用一個公司 PC 產(chǎn)品。此外，還應(yīng)要考慮性能價格比、備用備件的購買渠道和經(jīng)銷公司的技術(shù)服務(wù)質(zhì)量等。3.2.3 PLC 型號的選擇由于本設(shè)計需要用一臺 PC 機(jī)實現(xiàn)同時對啤酒灌裝壓蓋機(jī)和啤酒貼標(biāo)機(jī)的控制，根據(jù)3.2 節(jié)所介紹的 PLC 選擇依據(jù)，結(jié)合本設(shè)計控制系統(tǒng)的要求，以及啤酒灌裝壓蓋和貼標(biāo)的生產(chǎn)工藝要求，本設(shè)計選用了三菱 FX2N-48MR 型號的 PLC, 它有 24 點輸入，24 點輸出，其擴(kuò)展單元也有 24 點輸入，24 點輸出。它的具體性能特點見附錄 B。三菱 FX2N 系列 PC 為單元式結(jié)構(gòu)，但其功能強(qiáng)大、組合靈活。FX2N 系列 PC 的基本單元內(nèi)有 CPU、I/O 接口電路、存貯器及標(biāo)準(zhǔn)電源。擴(kuò)展單元用于擴(kuò)展 I/O 點數(shù)，其內(nèi)部設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)電源可供擴(kuò)展模塊使用。擴(kuò)展模塊也是用于增加 I/O 點數(shù)及改變 I/O 特性，其電源從基本單元或擴(kuò)展單元上獲得。FX2N 系列有各種點數(shù)及各種輸出類型的基本單元、擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊，它們可從自由混合配置、使系統(tǒng)配置靈活方便。FX2N 系列 PC 內(nèi)部有一個 16 位的 CPU 和一個專用邏輯處理器，執(zhí)行、響應(yīng)速度很快。它內(nèi)部還設(shè)置有高速計數(shù)器，最多可對 6 個脈沖序列進(jìn)行計數(shù)，每個脈沖序列的頻率最大 3kHz。FX2N 系列 PC 具有直接輸出功能，使輸出不受掃描周期的影響，快速作出響應(yīng)。它還具有最多 6 個的中斷輸入口，對請求中斷信號按優(yōu)先權(quán)次序進(jìn)行處理。[3]FX2N 系列 PC 提供了多種功能指令（見附錄 C） ，不僅可以進(jìn)行簡單的 BCD 碼運算和傳送數(shù)據(jù)，還可用于鍵盤輸入、撥盤輸入、矩陣輸入板的數(shù)據(jù)輸入等，它具有菜單式功能選擇，能在線或離線編程。[3]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(jī)同時對啤酒灌裝壓蓋機(jī)和啤酒貼標(biāo)機(jī)進(jìn)行控制，控制系統(tǒng)主要包括一臺 PC 機(jī)、調(diào)速電動機(jī)、灌裝壓蓋部分、變頻調(diào)速器、貼標(biāo)部分、灌裝壓蓋檢測部分、貼標(biāo)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(jī)的硬件設(shè)計全機(jī)的控制采用電氣控制領(lǐng)域中比較可靠、先進(jìn)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(qiáng)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(jī)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(qiáng)，實現(xiàn)比較方便。選用 FX2N-48MR 型號的 PLC 進(jìn)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(jī)、一臺輸蓋用電動機(jī)、一臺真空泵電動機(jī)。其中主機(jī)是可以進(jìn)行調(diào)速的電動機(jī)，它是此設(shè)備的主傳動電機(jī)，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(jī)的人工控制；輸蓋用電動機(jī)驅(qū)動壓蓋機(jī)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(jī)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。空啤酒瓶從瓶輸入鏈道進(jìn)入主機(jī)，經(jīng)灌裝機(jī)裝酒，壓蓋機(jī)壓蓋后進(jìn)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(jī)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(hù)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(jī)。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(jìn)入灌裝機(jī)。旋轉(zhuǎn)開關(guān)六個，其中 1SA 旋鈕為單、聯(lián)機(jī)控制選擇開關(guān)，接通 X006 時聯(lián)機(jī)工作狀態(tài)，其他位置時為單機(jī)工作狀態(tài)，這里單機(jī)狀態(tài)是指灌裝機(jī)與壓蓋機(jī)之間沒有聯(lián)系，分別啟停，聯(lián)機(jī)狀態(tài)是指灌裝機(jī)與壓蓋機(jī)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(dāng)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(dāng)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(jī)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(jī)采用預(yù)啟動形式，按下主機(jī)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(jī)通電運轉(zhuǎn)，同時接能器接通為離合器通電作好準(zhǔn)備，按下離合器合按鈕 3SB全機(jī)啟動，此時主電機(jī)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(jī)選擇開關(guān)選在“聯(lián)機(jī)”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(dāng)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(jìn)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(jī)功率比較大，為了降低啟動電流，因此在啟動真空泵電動機(jī)時，采用了星- 角換接啟動，換接時間設(shè)為 5 秒鐘。當(dāng)發(fā)生倒瓶、供送螺桿卡死或主機(jī)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(jī)工作前的準(zhǔn)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(jī) 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(biāo)機(jī)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(jī)（一臺貼標(biāo)主機(jī)，一臺出瓶鏈道） 。因為出瓶鏈道如果不與主機(jī)同步，設(shè)備就無法正常工作，同時防止啤酒瓶子出貼標(biāo)機(jī)時倒瓶子。因此必須兩臺同時控制，使速度同步，達(dá)到主機(jī)和出瓶鏈道運瓶量相等。另外，兩臺電機(jī)的負(fù)荷不等，即使兩臺減速機(jī)的減速比相等，實際運行速度也會有差異。所以兩臺減速機(jī)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(jìn)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(biāo) 機(jī) 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(biāo)主機(jī)及輸瓶鏈道的控制：啤酒貼標(biāo)機(jī)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(jī) D1 和鏈道 D2，正常運行時電動機(jī)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(jìn)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(jī)時和開機(jī)一樣，由可編程控制器延時 10s 后 C1 斷開。另外貼標(biāo)機(jī)內(nèi)設(shè)有六個機(jī)械保護(hù)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(jī)和鏈道停機(jī)。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(jī)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(biāo)和進(jìn)瓶星輪的控制由控制電磁閥實現(xiàn)。圖 4 啤 酒 貼 標(biāo) 機(jī) 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(jī)和啤酒灌裝貼標(biāo)機(jī)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(kuò)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(kuò)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(jī)和貼標(biāo)機(jī)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(jìn)行分配，其分配情況如表所示（表 1 為啤酒灌裝壓蓋機(jī) PLC 控制 I/O 圖，表 2 為啤酒貼標(biāo)機(jī) PLC控制 I/O 圖）：表 1 啤酒灌裝壓蓋機(jī) 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(jī)啟動繼電器 1KH001 螺桿安全保護(hù)開關(guān) 001 主機(jī)啟動繼電器 2KH002 有瓶檢測開關(guān) 002 單機(jī)指示燈 4HL003 滑道無蓋檢測開關(guān) 003 聯(lián)機(jī)指示燈 5HL004 主機(jī)預(yù)啟動按鈕 004 主機(jī)預(yù)啟動控制繼電器 005 主機(jī)停止按鈕 005 剎車控制繼電器006 聯(lián)機(jī)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(jī)啟動按鈕 023 噴油閥024 單機(jī)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(jī)急停按鈕表 2 啤酒貼標(biāo)機(jī) 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(biāo)電磁閥 034 D2 啟動按鈕 QA2 032 主機(jī)啟動接點 035 貼標(biāo)機(jī)行程保護(hù)開關(guān) 1S1 033 SVF 停止指示燈 036 貼標(biāo)機(jī)行程保護(hù)開關(guān) 2S1 034 SVF 啟動指示燈 037 貼標(biāo)機(jī)行程保護(hù)開關(guān) 1S2 035 SVF 故障指示燈 040 貼標(biāo)機(jī)行程保護(hù)開關(guān) 2S2 036 給標(biāo)指示燈 041 貼標(biāo)機(jī)接近保護(hù)開關(guān) S8 037 漿糊泵電磁閥 Y2 042 貼標(biāo)機(jī)接近保護(hù)開關(guān) 59 040 漿糊泵電磁閥 Y3 043 給標(biāo)電磁閥 8KH 041 進(jìn)瓶電磁閥 Y4 044 D1 啟動按鈕 045 進(jìn)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