DZ199PLC在啤酒灌裝壓蓋機和啤酒貼標機上的應用,dz199plc,啤酒,灌裝,壓蓋,以及,貼標機上,應用,利用,運用 第 4 章 系統(tǒng)硬件設計及 I/O 定義-- 18 --4 系統(tǒng)硬件設計及 I/O 定義4.1 系統(tǒng)硬件設計本設計采用一臺 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計全機的控制采用電氣控制領域中比較可靠、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 的設計宗旨是方便使用，使微機控制技術得到推廣和普及，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)過短時間的學習、操作，便可掌握其應用。本控制系統(tǒng)有兩個特點：一是輸入、輸出設備比較多；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，可以遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（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)共有信號檢測開關四只，全為高頻感應式接近開關，其中 1SQ 為送瓶安全檢測開關，在供送螺桿前，如開關閉合說明有倒瓶發(fā)生。2SQ 為供送螺桿安全保護開關，如開關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，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，如開關閉合說明無蓋，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)開關六個，其中 1SA 旋鈕為單、聯(lián)機控制選擇開關，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，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，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，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，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，手動時，X017 接通（電碰鎖通） ，自動時，X020 接通（電碰鎖斷） 。主機采用預啟動形式，按下主機預啟動按鈕 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 灌裝機選擇開關選在“聯(lián)機”位第 4 章 系統(tǒng)硬件設計及 I/O 定義-- 20 --置，其余五個旋鈕開關均選在“自動”位置，由以上的設定，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、設備的日常保養(yǎng)等工作。遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（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)硬件設計及 I/O 定義-- 22 --4.1.2 啤酒貼標機硬件設計：1．為提高設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] 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文）-- 23 --電源開關 2KH 送電后，為了保證變頻調(diào)速器的安全可靠運行，在設備運行時，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)設有六個機械保護開關，即四個行程開關 1S1， 2S1，1S2，2S2 和兩個接近開關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運動帶動的機械泵，壓縮空氣由電磁閥控制，漿糊泵的往復運動控制時間 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)，本設計選用第 4 章 系統(tǒng)硬件設計及 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 000 主機啟動繼電器 1KH001 螺桿安全保護開關 001 主機啟動繼電器 2KH002 有瓶檢測開關 002 單機指示燈 4HL003 滑道無蓋檢測開關 003 聯(lián)機指示燈 5HL004 主機預啟動按鈕 004 主機預啟動控制繼電器 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大學畢業(yè)設計（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 1S1 033 SVF 停止指示燈 036 貼標機行程保護開關 2S1 034 SVF 啟動指示燈 037 貼標機行程保護開關 1S2 035 SVF 故障指示燈 040 貼標機行程保護開關 2S2 036 給標指示燈 041 貼標機接近保護開關 S8 037 漿糊泵電磁閥 Y2 042 貼標機接近保護開關 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 9KH 046 SVF 故障開關 047 漿糊泵控制開關 10KH