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0. 引 言

近年來，隨著人們的消費水平不斷提高，飲料產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，灌裝飲料備受人們青睞，人們對于灌裝飲料的需求量增加，促使設備快速更新?lián)Q代，灌裝生產(chǎn)線設備應運而生。一些生產(chǎn)飲料、口服液等飲品的灌裝生產(chǎn)線，必將為食品藥品行業(yè)的發(fā)展注入新動力。此外，灌裝生產(chǎn)系統(tǒng)的研究能促進我國灌裝生產(chǎn)線快速發(fā)展，使一體化流水線設備技術不斷得到改革與創(chuàng)新，進一步提高了灌裝工作效率和產(chǎn)品質量。

本次系統(tǒng)設計主要采用電氣自動控制來實現(xiàn)自動灌輸包裝，利用三菱PLC為核心來提前設定好所需要的灌輸時間、包裝密封時間和裝運時間，剩余工作通過本產(chǎn)品

的自動灌輸系統(tǒng)來完成，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和成本。其主要由傳送帶、灌輸系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、密封包裝系統(tǒng)、裝運系統(tǒng)和動裝置構成。多功能自動灌裝系統(tǒng)是以PLC控制電動機驅動的自動灌裝加工裝置，其制動過程利用了典型的梯形圖控制。PLC控制的多功能自動灌輸系統(tǒng)具簡單、精度高、抗干擾性強的特點，能在工作環(huán)境較惡劣的場合進行工作，一體化流程，并且具有故障檢測和運行指示燈功能，可以及時發(fā)現(xiàn)問題所在。本文主要針對飲料加工設計了三菱FX2N-32M系列PLC的I/O分配和外部接線圖，并按其實際工作過程及工藝要求進行模擬仿真運行，運行結果與實際生產(chǎn)要求相同。

1. 系統(tǒng)結構和控制功能的分析
   1. 多功能一體化自動灌輸系統(tǒng)主要適用于飲料、純凈水等飲品加工工藝流程，對飲料等灌輸可以實現(xiàn)灌裝、包裝密封及裝運的自動一體化，其工作的主要流程為：啟動。按“啟動”按鈕，工作指示燈（綠燈）亮，傳送帶工作。

1. 2. 空瓶檢測。當傳送帶上的空瓶經(jīng)過空瓶檢測傳感器X1時，空瓶計數(shù)器計數(shù)并顯示，當達到一定數(shù)值時（根據(jù)需求自己設定，本設計用99999999來演示），報警提示燈Y11亮起。
   3. 灌裝設備工作。當傳送帶上的空瓶運輸經(jīng)過空瓶定位檢測傳感器時，灌輸設備檢測到空瓶后1 s后開始進行灌輸工作，灌輸5 s后，傳送帶將灌輸好的運往下一步驟（根據(jù)實際需求時間來自行設定，本設計采用5 s），在灌輸工作期間設置了提示燈Y10以0.5 s的頻率閃爍，并且傳送帶Y1停止運行。
   4. 質量標準檢測。質量標準檢測主要采用了壓力式質量感應來檢測灌輸后的與要求標準的產(chǎn)品，當經(jīng)過X6標準檢測感應器時，若質量大于等于要求標準，則灌輸成功，隨傳送帶繼續(xù)傳送；若質量小于要求標準，則觸發(fā)Y3 推動裝置，將其推送到次品區(qū)。整個過程運行時Y6指示燈會亮起。
2. 5. 滿瓶檢測。當傳送帶上灌輸后的產(chǎn)品經(jīng)過滿瓶檢測傳感器X0時，滿瓶計數(shù)器計數(shù)并顯示，當達到一定數(shù)值 時（根據(jù)需求自己設定，本設計用99999999來演示），會自動停止傳送帶的運行并且熄滅空瓶超量時的報警燈Y11。6)密封包裝設備。當傳送帶上的瓶子經(jīng)過X7包裝檢測時，包裝密封設備工作，工作5 s后繼續(xù)下一個環(huán)節(jié)，工作期間傳送帶停止運行，且指示燈Y12亮，工作燈熄滅。
   6. 機械擋板設備。機械擋板最前端兩塊板子分別以軸承為中心旋轉，將末端傳送帶上的成品歸入箱內(nèi)，當瓶子經(jīng)過X30末端檢測時，觸發(fā)Y5擋板旋轉，將成品歸入箱內(nèi)。在其工作過程中，指示燈Y13發(fā)光，結束后熄滅。
   7. 裝運裝置。擋板將成品歸入箱內(nèi)后，當堆積數(shù)到一定數(shù)值進而觸發(fā)到滿箱檢測X31時，觸發(fā)裝運系統(tǒng)啟動，Y14指示燈將箱內(nèi)成品通過機械臂送到車上或其他儲物地點。裝運結束繼續(xù)循環(huán)以上步驟。
3. I/O口分配與PLC應用
   1. PLC的選型

選用三菱PLC，并且根據(jù)I/O口數(shù)量，采用16點輸入/16點繼電器輸出。

1. 2. I/O口的確定分配

本多功能灌輸一體化流水線系統(tǒng)共有12個輸入端口和12個輸出端口；圖1為本設計的外部接線圖。

4. PLC梯形圖設計及控制程序
   1. PLC 順序功能圖設計（如圖2）
   2. 流水線簡圖

流水線的主俯視圖如圖3、圖4 所示。

1. 3. 控制程序順序

功能本多功能一體化灌輸流水線主要

流程如下:首先當按下啟動按鈕時，傳送帶開始工作，空瓶供給到傳送帶上，空瓶在傳送帶上將會先經(jīng)過空瓶感應檢測這時會觸發(fā)空瓶計數(shù)器進行計數(shù)并顯示當前空瓶數(shù)；然后經(jīng)過空瓶定位檢測 1  s后，灌輸設備開始工作，工作時間根據(jù)實際需求來定。當灌輸后的瓶子在傳送帶上經(jīng)過質量感應檢測時，若滿足質量標準將繼續(xù)隨傳送帶傳送到下一環(huán)節(jié)（若小于標準，則觸發(fā)推動裝置，將不符合的產(chǎn)品推到次品區(qū)，然后繼續(xù)正常工作），滿足標準后進行滿瓶檢測，并計數(shù)顯示，傳送帶繼續(xù)工作，當經(jīng)過包裝密封感應檢測時，觸發(fā)包裝密封設備工作，將半成品加工為成品，最后當飲料或水的成品運行到傳送帶末端時經(jīng)過末端感應檢測時，觸發(fā)機械擋板運行，將傳送帶上的灌裝成品通過旋轉來推入箱內(nèi)，當箱內(nèi)達到滿箱檢測時， 傳送帶停止工作，裝運系統(tǒng)啟動，下面的機械臂將箱內(nèi)的成品送入車上等儲物區(qū)域。在灌輸、推動、包裝密封和裝運過程中，傳送帶停止工作，直到完成當下的步驟環(huán)節(jié)方可繼續(xù)工作?？掌坑嫈?shù)器和手動計數(shù)器可以手動復位，并且在每個工作環(huán)節(jié)中，都會有相應的工作指示燈提示。