DZ199PLC在啤酒灌裝壓蓋機(jī)和啤酒貼標(biāo)機(jī)上的應(yīng)用

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(yùn)用 第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及 I/O 定義-- 18 --4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及 I/O 定義4.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用一臺(tái) PC 機(jī)同時(shí)對(duì)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(tái) PC 機(jī)、調(diào)速電動(dòng)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(cè)部分、貼標(biāo)檢測(cè)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(jì)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(jì)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(cè)、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(shí)，PLC 的設(shè)計(jì)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(jiǎn)單、易于掌握的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)操作人員、維修人員可經(jīng)過短時(shí)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(gè)特點(diǎn)：一是輸入、輸出設(shè)備比較多；二是所需實(shí)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(diǎn)數(shù)比較多，因此在選擇 PLC 時(shí)，選用了三菱 FX2N-48MR 型號(hào) PLC。三菱 FX2N 系列 PLC 在順序控制方面的功能較強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)比較方便。選用 FX2N-48MR 型號(hào)的 PLC 進(jìn)行控制，既滿足了控制系統(tǒng)所需的 I/O 點(diǎn)數(shù)，又滿足了被控對(duì)象的控制要求。本控制系統(tǒng)主要包括一臺(tái)主機(jī)、一臺(tái)輸蓋用電動(dòng)機(jī)、一臺(tái)真空泵電動(dòng)機(jī)。其中主機(jī)是可以進(jìn)行調(diào)速的電動(dòng)機(jī)，它是此設(shè)備的主傳動(dòng)電機(jī)，通過調(diào)節(jié)勵(lì)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(jì)（論文）-- 19 --實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)的人工控制；輸蓋用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)真空泵，將空瓶?jī)?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(hào)檢測(cè)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(cè)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(gè)有信號(hào)，均停機(jī)。3SQ 為有瓶檢測(cè)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(cè)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(shí)擋瓶氣閥動(dòng)作，阻擋空瓶進(jìn)入灌裝機(jī)。旋轉(zhuǎn)開關(guān)六個(gè)，其中 1SA 旋鈕為單、聯(lián)機(jī)控制選擇開關(guān)，接通 X006 時(shí)聯(lián)機(jī)工作狀態(tài)，其他位置時(shí)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(dòng)。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(dòng)、自動(dòng)、斷，手動(dòng)時(shí)，X007 接通，自動(dòng)時(shí)，X010 接通，正常工作時(shí)控制滴水閥，當(dāng)發(fā)生破瓶時(shí)控制噴水閥動(dòng)作。3SA 旋鈕為擋瓶控制選擇開關(guān)，有三檔控制，手動(dòng)、自動(dòng)、斷，手動(dòng)時(shí)，X011 接通，自動(dòng)時(shí)， X012 接通，當(dāng)滑道無蓋時(shí)控制擋瓶氣閥動(dòng)作。4SA 旋鈕為滴、噴油選擇控制開關(guān)，有三檔位置，手動(dòng)、自動(dòng)、斷，手動(dòng)時(shí)，X013 接通，噴油閥動(dòng)作，自動(dòng)時(shí)，X014 接通，滴油閥動(dòng)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(dòng)、自動(dòng)、斷，手動(dòng)時(shí)，X015 接通，自動(dòng)時(shí)，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(dòng)時(shí)，X017 接通（電碰鎖通） ，自動(dòng)時(shí)，X020 接通（電碰鎖斷） 。主機(jī)采用預(yù)啟動(dòng)形式，按下主機(jī)預(yù)啟動(dòng)按鈕 1SB，在各檢測(cè)信號(hào)和安全裝置正確無誤后，主電機(jī)通電運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)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(dòng)，此時(shí)主電機(jī)啟動(dòng)控制繼電器 1KH、2KH 動(dòng)作，可通過控制柜外的轉(zhuǎn)速調(diào)整旋鈕手動(dòng)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(jì)及 I/O 定義-- 20 --置，其余五個(gè)旋鈕開關(guān)均選在“自動(dòng)”位置，由以上的設(shè)定，對(duì)有無供瓶，各部分的安全裝置動(dòng)作，能自動(dòng)跟蹤，高效的生產(chǎn)。另外，當(dāng)發(fā)生破瓶時(shí)，按下破瓶處理按鈕 10SB 供水供氣清洗閥動(dòng)作，進(jìn)行清洗，同時(shí)噴水閥動(dòng)作，向擺線齒輪噴水，10 秒鐘內(nèi)處理完畢。由于真空泵電動(dòng)機(jī)功率比較大，為了降低啟動(dòng)電流，因此在啟動(dòng)真空泵電動(dòng)機(jī)時(shí)，采用了星- 角換接啟動(dòng)，換接時(shí)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(shí)，采用能耗制動(dòng)剎車控制，控制時(shí)間為 2 秒。本系統(tǒng)設(shè)有手動(dòng)、自動(dòng)兩種操作方式，其中手動(dòng)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(jì)（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(jì)及 I/O 定義-- 22 --4.1.2 啤酒貼標(biāo)機(jī)硬件設(shè)計(jì)：1．為提高設(shè)備運(yùn)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(tái)變頻調(diào)速器同時(shí)控制兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)（一臺(tái)貼標(biāo)主機(jī)，一臺(tái)出瓶鏈道） 。因?yàn)槌銎挎湹廊绻慌c主機(jī)同步，設(shè)備就無法正常工作，同時(shí)防止啤酒瓶子出貼標(biāo)機(jī)時(shí)倒瓶子。因此必須兩臺(tái)同時(shí)控制，使速度同步，達(dá)到主機(jī)和出瓶鏈道運(yùn)瓶量相等。另外，兩臺(tái)電機(jī)的負(fù)荷不等，即使兩臺(tái)減速機(jī)的減速比相等，實(shí)際運(yùn)行速度也會(huì)有差異。所以兩臺(tái)減速機(jī)的其中一臺(tái)減速比必須可調(diào)，使運(yùn)瓶量相等。2．方案的實(shí)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(jì)（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(yùn)行，在設(shè)備運(yùn)行時(shí)，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(shí) 10s 后啟動(dòng)主電機(jī) D1 和鏈道 D2，正常運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)速度可由電位器 W 控制，運(yùn)行中停止可按按鈕 TA2，啟動(dòng)按按鈕 QA2，啟動(dòng)后可進(jìn)行速度調(diào)整。緊急事故時(shí)可按急停按鈕 TA1，再啟動(dòng)時(shí)要重新啟動(dòng)變頻調(diào)速器。停機(jī)時(shí)和開機(jī)一樣，由可編程控制器延時(shí) 10s 后 C1 斷開。另外貼標(biāo)機(jī)內(nèi)設(shè)有六個(gè)機(jī)械保護(hù)開關(guān)，即四個(gè)行程開關(guān) 1S1， 2S1，1S2，2S2 和兩個(gè)接近開關(guān)S8、S9，不論哪一個(gè)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(gè)氣缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)的機(jī)械泵，壓縮空氣由電磁閥控制，漿糊泵的往復(fù)運(yùn)動(dòng)控制時(shí)間 T2、T3 可根據(jù)實(shí)際調(diào)節(jié)。給標(biāo)和進(jìn)瓶星輪的控制由控制電磁閥實(shí)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(diǎn)數(shù)，根據(jù)控制系統(tǒng)所需要的 I/O 點(diǎn)數(shù)及控制對(duì)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(jì)選用第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)及 I/O 定義-- 24 --了三菱 FX2N-48MR 型號(hào)的 PLC, 它有 24 點(diǎn)輸入，24 點(diǎn)輸出，其擴(kuò)展單元也有 24 點(diǎn)輸入，24 點(diǎn)輸出。FX2N-48MR 型號(hào)的 PLC 用作本系統(tǒng)的自動(dòng)控制，不但滿足了控制系統(tǒng)的輸入、輸出點(diǎn)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(duì)象的 I/0 點(diǎn)并選定了 PLC 型號(hào)，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(duì)象的實(shí)際情況，并從 PLC 的基本特殊要求考慮對(duì) PLC 的 I/O 點(diǎn)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(diǎn)定義table 1 Defining of input/output of PLC輸入點(diǎn)編號(hào) 定義 輸出點(diǎn)編號(hào) 定義000 送瓶安全檢測(cè)開關(guān) 000 主機(jī)啟動(dòng)繼電器 1KH001 螺桿安全保護(hù)開關(guān) 001 主機(jī)啟動(dòng)繼電器 2KH002 有瓶檢測(cè)開關(guān) 002 單機(jī)指示燈 4HL003 滑道無蓋檢測(cè)開關(guān) 003 聯(lián)機(jī)指示燈 5HL004 主機(jī)預(yù)啟動(dòng)按鈕 004 主機(jī)預(yù)啟動(dòng)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(dòng)繼電器007 滴噴水手動(dòng)控制按鈕 007 瓶蓋控制繼電器010 滴噴水自動(dòng)控制按鈕 010 清洗供水閥011 擋瓶手動(dòng)控制按鈕 011 清洗供氣閥012 擋瓶自動(dòng)控制按鈕 012 滴水閥013 噴油閥手動(dòng)控制按鈕 013 噴水閥遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-- 25 --014 滴油閥自動(dòng)控制按鈕 014 擋瓶氣閥015 滑槽噴嘴送蓋手動(dòng)控制按鈕 015 滴油閥016 滑槽噴嘴送蓋自動(dòng)控制按鈕 016 真空泵星角運(yùn)行繼電器017 灌裝閥電碰鎖手動(dòng)控制按鈕 017 真空泵星角運(yùn)行繼電器020 灌裝閥電碰鎖自動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(diǎn)定義table 2 Defining of input/output of PLC輸入點(diǎn)編號(hào) 定義 輸出點(diǎn)編號(hào) 定義031 SVF 啟動(dòng)按鈕 QA1 027 SVF 送電接點(diǎn) 032 SVF 停止按鈕 TA1 030 SVF 啟動(dòng)接點(diǎn) 第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)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(dòng)按鈕 QA2 032 主機(jī)啟動(dòng)接點(diǎn) 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(dòng)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(dòng)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