畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：基于PLC汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)系別：專(zhuān)業(yè)：學(xué)生姓名：指引教師：年6月15日摘要本論文簡(jiǎn)介了可編程控制器與世紀(jì)星監(jiān)控軟件在汽水灌裝機(jī)中控制辦法和原理，采用了新檢測(cè)辦法，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)生產(chǎn)線自動(dòng)化。本論文詳細(xì)闡述了汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，通過(guò)對(duì)灌裝機(jī)系統(tǒng)充分理解，以行業(yè)現(xiàn)狀為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合其她行業(yè)自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用狀況，提出了基于PLC汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)基本構(gòu)造。用日本OMRON系列可編程控制器設(shè)計(jì)了多移閥啟動(dòng)、破瓶檢測(cè)、破瓶撿出、自動(dòng)壓蓋等過(guò)程自動(dòng)控制。最后，簡(jiǎn)要簡(jiǎn)介了世紀(jì)星組態(tài)軟件，附有汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)組態(tài)畫(huà)面。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中完畢了汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)硬件配備和軟件方面設(shè)計(jì)，并運(yùn)用世紀(jì)星組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使得整個(gè)設(shè)計(jì)形象，實(shí)用。采用PLC來(lái)控制飲料生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)自動(dòng)化，對(duì)勞動(dòng)生產(chǎn)率提高，對(duì)飲料質(zhì)量和產(chǎn)量提高都具備深遠(yuǎn)意義。核心詞：灌裝機(jī)控制系統(tǒng)；可編程控制器；組態(tài)軟件

AbstractThispaperintroducesbrieflytheprogrammablelogicalcontrollerandthecenturystarmonitoringsoftwareusesinthecarbonateddrinksfillingmachineofcontrollingmethodandtheprinciple，usedthenewexaminationmethod，andachievetheautomationoftheentireproductionline.Thispaperdescribesindetailthecontrolsystemofthecarbonateddrinksfillingmachinedesignsteps，abriefintroductionofthecarbonateddrinksfillingmachinecontrolsystemandbaseontheself-industryandtheapplicationoftheothertradeonauto-controltechnique，proposedtheframeofthecontrolsystembasedonprogrammablelogicalcontroller.DesignthecontrolsystemofthecarbonateddrinksfillingmachinebasedontheprogrammablelogicalcontrolleranddesignsthecontrolsystembyOMRONforopeningvalve，inspectingandpickingoutthebrokenbottle.Atlast，thesimulationsoftwareofconfigurationbrieflyanddescribesimulationprocessindetail，therearecarbonateddrinksproductionlineconfigurationscreen.Thisdesigncompletesthecarbonateddrinksproductionlinehardwareconfigurationandsoftwaredesignandusescenturystarconfigurationsoftwaretomonitorreal-timesystem，toachievetheimageoftheentiredesignimageandpractical.Achievetheautomationofthecarbonateddrinksfillingmachine.Notonlyimprovethelaborproductivity，butalsohasfar-reachingsignificanceoftheimprovementofqualityandyield.Keywords：Carbonateddrinksfillingmachinecontrolsystem，ProgrammableLogicalController，Configurationsoftware目錄TOC\o"1-3"\u緒論1灌裝控制系統(tǒng)總體簡(jiǎn)介1.1灌裝機(jī)重要類(lèi)型1.1.1旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)1.1.2直線型灌裝機(jī)1.2灌裝基本辦法簡(jiǎn)介1.3灌裝機(jī)以及灌裝方式擬定1.3.1灌裝機(jī)擬定1.3.2灌裝方式擬定2汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2.1總體設(shè)計(jì)思路2.2汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)詳細(xì)流程3汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1PLC選型3.1.1選取PLC控制因素3.1.2PLC簡(jiǎn)介3.1.3PLC型號(hào)選取3.2PLC硬件系統(tǒng)連接3.3灌裝機(jī)傳動(dòng)原理3.4灌裝機(jī)重要硬件詳解3.4.1灌裝機(jī)供瓶機(jī)構(gòu)3.4.2瓶升降機(jī)構(gòu)3.4.3灌裝閥功能4汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)程序指令簡(jiǎn)介4.2可編程序控制器I/O分派4.3工作過(guò)程分析4.3.1正常灌裝流程4.3.2灌裝浮現(xiàn)次品流程4.3.3次品撿出器4.3.4貯料缸有關(guān)程序5監(jiān)控程序軟件設(shè)計(jì)5.1組態(tài)軟件簡(jiǎn)介5.1.1組態(tài)軟件選取5.1.2世紀(jì)星組態(tài)軟件簡(jiǎn)介5.1.3世紀(jì)星軟件構(gòu)成5.2組態(tài)畫(huà)面詳細(xì)設(shè)計(jì)5.2.1組態(tài)圖形界面設(shè)計(jì)5.2.2組態(tài)變量設(shè)計(jì)5.2.3應(yīng)用程序命令語(yǔ)言編輯5.2.4動(dòng)畫(huà)連接6監(jiān)控系統(tǒng)通信實(shí)現(xiàn)6.1通信連接6.1.1CPM2A通信連接方式6.1.2CPM2A上位通信合同6.1.3編寫(xiě)上位機(jī)通信程序6.1.4實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)PLC監(jiān)控6.2計(jì)算機(jī)與PLC通信6.3世紀(jì)星與PLC通信6.4監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試6.4.1PLC系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試6.4.2上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試結(jié)論致謝參照文獻(xiàn)附件A附錄B附件C附件D附件E

緒論（1）灌裝機(jī)械發(fā)展與現(xiàn)狀隨著當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展，人民生活水平提高，人們消費(fèi)習(xí)慣也隨之相應(yīng)變化，同步對(duì)消費(fèi)品包裝提出了更高規(guī)定。而液態(tài)產(chǎn)品包裝在包裝行業(yè)中占有很大比例，這是由于液體包裝涉及行業(yè)廣泛、品種繁多，如飲料方面汽水、果汁、牛奶、礦泉水、蒸餾水、啤酒、果酒等；調(diào)味品方面醬油、醋、味精液、果醬等；藥物方面針劑、糖漿、酊劑、氣霧劑等；農(nóng)藥乳劑、化工產(chǎn)品各種瓶裝、化妝品等，要滿足日益增長(zhǎng)液體產(chǎn)品需要，就應(yīng)大力發(fā)展液體產(chǎn)品包裝技術(shù)。人類(lèi)自從采用容器盛裝液體后來(lái)，就產(chǎn)生了灌裝辦法。十九世紀(jì)末二十世紀(jì)初此前，普通使用水罐、水杓進(jìn)行人工灌裝或直接將容器浸入液料中進(jìn)行灌裝，大概在1980年美國(guó)Horix、Kiefer和U.S.BottLers等三家公司開(kāi)始制造容器灌裝機(jī)械裝置。第一臺(tái)商業(yè)用灌裝機(jī)是Kiefer公司制造；Horix公司于19初次制造了重力灌裝機(jī)，用于灌裝番茄醬，這家公司至今仍生產(chǎn)灌裝機(jī)，二十年代初這幾家公司著手生產(chǎn)回轉(zhuǎn)式灌裝機(jī)，其中U.S公司制造是純真空灌裝機(jī)，二十世紀(jì)以來(lái)。灌裝機(jī)械工業(yè)發(fā)展迅速，那時(shí)灌裝速度取決于人工將瓶子對(duì)準(zhǔn)灌裝閥，等待瓶子灌裝完畢所需時(shí)間。國(guó)內(nèi)在解放前幾乎沒(méi)有灌裝機(jī)械，灌裝生產(chǎn)絕大某些處在手工操作，非常落后。70年代初，上海、北京、廣州、青島、煙臺(tái)等地引進(jìn)三十多條灌裝線，其中有西德Seitz廠產(chǎn)品、意大利Simonazi公司、美國(guó)Merer公司、日本三菱公司，此外尚有許多羅馬尼亞灌裝線。隨后，國(guó)內(nèi)廣東輕工機(jī)械廠、北京釀酒機(jī)械廠、上?；C(jī)械廠等許多家仿制了不少灌裝線，初步改進(jìn)了灌裝生產(chǎn)落背面貌，但灌裝機(jī)械發(fā)展與國(guó)際先進(jìn)水平差距仍很大[8]。（2）PLC在工業(yè)中應(yīng)用狀況PLC（ProgrammableLogicalController，可編程序邏輯控制器）是以微解決器為基本，綜合了計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化技術(shù)而開(kāi)發(fā)新一代工業(yè)控制裝置，按照IEC（國(guó)際電工協(xié)會(huì)）國(guó)標(biāo)原則定義是，可編程序控制器又稱(chēng)PC或PLC，它是以微型計(jì)算機(jī)為基本一種為用于工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)數(shù)字式電子系統(tǒng)，這種系統(tǒng)用可編程序存儲(chǔ)面向顧客指令內(nèi)部寄存器，完畢規(guī)定功能，如：邏輯、順序、定期、計(jì)數(shù)、數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)解決等，通過(guò)數(shù)字量輸入、輸出控制各種類(lèi)型機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC產(chǎn)品在抗電磁、噪聲干擾、有害廢氣腐蝕、高溫、粉塵等方面有很高能力，能直接和現(xiàn)場(chǎng)各種單元、部件連接，結(jié)實(shí)耐用，可靠性方面PLC平均無(wú)端障時(shí)間可達(dá)5萬(wàn)小時(shí)以上，操作與維修十分以便，功能日益擴(kuò)大。因而，PLC廣泛應(yīng)用于許多工業(yè)領(lǐng)域，固然技術(shù)日新月異、突飛猛進(jìn)是PLC迅速擴(kuò)展市場(chǎng)主線因素。國(guó)內(nèi)應(yīng)用PLC還處在初級(jí)階段，并且局限于鋼鐵、化工、汽車(chē)、機(jī)床、煤炭、電站等領(lǐng)域，其她行業(yè)應(yīng)用尚未普及，中華人民共和國(guó)尚有遼闊應(yīng)用領(lǐng)域等待開(kāi)拓。國(guó)內(nèi)飲料包裝設(shè)備在許多方面采用了PLC，并獲得了非常好效果，但仍有許多局限性與欠缺。（3）國(guó)內(nèi)灌裝業(yè)缺陷國(guó)內(nèi)飲料包裝設(shè)備還存在自動(dòng)化限度低、速度慢、破瓶率高、系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)不穩(wěn)定等缺陷。隨著集散控制系統(tǒng)日益完善，PLC在工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用日益廣泛，使咱們運(yùn)用先進(jìn)控制技術(shù)改進(jìn)自動(dòng)汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)，彌補(bǔ)其局限性成為也許。（4）汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)方案設(shè)想與長(zhǎng)處本課題目就是采用當(dāng)代流行先進(jìn)控制技術(shù)，設(shè)計(jì)汽水自動(dòng)灌裝控制系統(tǒng)，通過(guò)軟、硬件功能組態(tài)實(shí)現(xiàn)汽水灌裝機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)化控制，體當(dāng)前：（a）減少事故。通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)，可以對(duì)生產(chǎn)線中各設(shè)備運(yùn)營(yíng)狀況進(jìn)行周密監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)進(jìn)行報(bào)警或停機(jī)，把事故控制在最小范疇內(nèi)，從而提高運(yùn)營(yíng)可靠性。（b）提高經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)行灌裝過(guò)程監(jiān)控后，可以實(shí)現(xiàn)大型汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)全自動(dòng)化，提高生產(chǎn)效率。（c）改進(jìn)工作環(huán)境。實(shí)行監(jiān)控后，值班人員坐在控制室就可以隨時(shí)理解整個(gè)汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)狀況，從以往人工操作、實(shí)時(shí)觀測(cè)中解脫出來(lái)。（5）論文重要構(gòu)成本文第1某些對(duì)汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)識(shí)和灌裝設(shè)備簡(jiǎn)介；第2某些簡(jiǎn)介是汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)工藝流程，一方面簡(jiǎn)介了汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)工作過(guò)程和傳動(dòng)原理，另一方面簡(jiǎn)介了汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)其她幾種重要小部件；第3某些簡(jiǎn)介是汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，重要有PLC選型和PLC連接。第4某些簡(jiǎn)介是汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，重要是對(duì)PLC軟件和系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)介，并結(jié)合汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)詳細(xì)控制規(guī)定，對(duì)I/O進(jìn)行分派；第5某些簡(jiǎn)介世紀(jì)星組態(tài)畫(huà)面設(shè)計(jì)，一方面對(duì)該軟件進(jìn)行了簡(jiǎn)樸簡(jiǎn)介，然后結(jié)合PLC控制原理與程序流程圖，實(shí)現(xiàn)組態(tài)畫(huà)面控制。第6某些是監(jiān)控系統(tǒng)通信實(shí)現(xiàn)和系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。1灌裝控制系統(tǒng)總體簡(jiǎn)介1.1灌裝機(jī)重要類(lèi)型按灌裝瓶重要運(yùn)動(dòng)形式分類(lèi)1.1.1旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)待灌瓶由傳送系統(tǒng)（普通經(jīng)洗瓶機(jī)由輸送帶輸入）或人工送入灌裝機(jī)進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)，瓶子由灌裝機(jī)轉(zhuǎn)盤(pán)帶動(dòng)繞主立軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行持續(xù)灌裝，轉(zhuǎn)動(dòng)近一周時(shí)瓶子己灌滿，然后由轉(zhuǎn)盤(pán)送入壓蓋機(jī)進(jìn)行壓蓋，如圖1.1所示。圖1.1灌裝過(guò)程俯視圖這種灌裝機(jī)在食品、飲料行業(yè)應(yīng)用最廣泛，如汽水、果汁、啤酒、牛奶灌裝，此機(jī)重要由流體輸送（即供料系統(tǒng)）、容器輸送（即供瓶系統(tǒng)）、灌裝閥、大轉(zhuǎn)盤(pán)、傳動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)體、自控等某些所構(gòu)成，其中灌裝閥是保證灌裝機(jī)能否正常工作核心。1.1.2直線型灌裝機(jī)灌裝瓶沿著平直直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行成排灌裝。如圖1.2，凡送來(lái)一排空瓶由推瓶板向前推送一次，到送至灌液管下方時(shí)，閥門(mén)打開(kāi)進(jìn)行灌裝，間歇進(jìn)行操作。I：定量灌裝，Ⅱ：上蓋，Ⅲ：將蓋擰緊，Ⅳ：貼商標(biāo)，Ⅴ：待裝盒裝箱1：推瓶板，2：限位撥盤(pán)，3，11，13：傳送帶，4：傳送盤(pán)，5：瓶子，6：上蓋機(jī)構(gòu)，7：料斗，8：擰緊機(jī)構(gòu)，9：商標(biāo)盒，10：漿糊盒，12：推料板，14：貯液箱，15：灌裝管圖1.2直線灌裝機(jī)工作原理圖這種灌裝機(jī)相對(duì)旋轉(zhuǎn)灌裝機(jī)來(lái)講，構(gòu)造比較簡(jiǎn)樸，制造以便，但占地面積比較大，并且是間歇運(yùn)動(dòng)，生產(chǎn)能力提高也受到一定限制，因而普通只用于無(wú)汽液料類(lèi)灌裝，局限性較大。1.2灌裝基本辦法簡(jiǎn)介各種液體產(chǎn)品物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)均不相似，在灌裝過(guò)程中，為了使產(chǎn)品特性保持不變，必要采用不同灌裝辦法。普通灌裝機(jī)常采用下列幾種灌裝辦法：（1）常壓法常壓法也稱(chēng)純重力法，即在常壓下，液料依托自重流進(jìn)包裝容器內(nèi)。大某些能自由流動(dòng)不含氣液料都可用此法灌裝，例如白酒、果酒、牛奶、醬油、醋等。（2）等壓法等壓法也稱(chēng)壓力重力式灌裝法，即在高于大氣壓條件下，一方面對(duì)包裝容器充氣，使之形成與貯液箱內(nèi)相等氣壓，然后再依托被灌液料自重流進(jìn)包裝容器內(nèi)。這種辦法普遍用于含氣飲料，如啤酒、汽水、汽酒等灌裝。采用此種辦法灌裝，可以減少此類(lèi)產(chǎn)品中所含CO2損失，并能防止灌裝過(guò)程中過(guò)量起泡而影響產(chǎn)品質(zhì)量和定量精度。（3）真空法真空法是在低于大氣壓條件下進(jìn)行灌裝，可按兩種方式進(jìn)行：（a）壓差真空式即貯液箱內(nèi)處在常壓，只對(duì)包裝容器抽氣使之形成真空，液料依托貯液箱與待灌容器間壓差作用產(chǎn)生流動(dòng)而完畢灌裝，國(guó)內(nèi)此種辦法較慣用。（b）重力真空式即貯液箱內(nèi)處在真空，包裝容器一方面抽氣使之形成與貯液箱內(nèi)相等真空，隨后液料依托自重流進(jìn)包裝容器內(nèi)，因構(gòu)造較復(fù)雜，國(guó)內(nèi)較少用。真空法灌裝應(yīng)用面較廣，它即合用于灌裝粘度稍大液體物料，如油類(lèi)、糖漿等。也合用于灌裝含維生素液體物料，如蔬菜汁、果子汁等，瓶?jī)?nèi)形成真空就意味著減少了液料與空氣接觸，延長(zhǎng)了產(chǎn)品保質(zhì)期，真空法還合用于灌裝有毒物料，如農(nóng)藥等，以減少毒性氣體外溢，改進(jìn)勞動(dòng)條件。（4）壓力法運(yùn)用機(jī)械壓力或氣壓，將被灌物料擠入包裝容器內(nèi)，這種辦法重要用于灌裝粘度較大稠性物料，例如灌裝番茄醬、肉糜、牙膏、香脂等。有時(shí)也可用于汽水一類(lèi)軟飲料灌裝，這時(shí)靠汽水自身氣壓直接灌入未經(jīng)充氣等壓瓶?jī)?nèi)，從而提高了灌裝速度，形成泡沫因汽水中無(wú)膠體尚易消失，對(duì)灌裝質(zhì)量有一定影響[7]。1.3灌裝機(jī)以及灌裝方式擬定1.3.1灌裝機(jī)擬定旋轉(zhuǎn)式灌裝機(jī)無(wú)論在生產(chǎn)效率還是在生產(chǎn)質(zhì)量上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于直線型灌裝機(jī)，對(duì)比直線性灌裝機(jī)，旋轉(zhuǎn)式灌裝機(jī)設(shè)備更高效化、自動(dòng)化和節(jié)能化。今天旋轉(zhuǎn)式灌裝機(jī)自動(dòng)灌裝機(jī)生產(chǎn)能力己達(dá)每分鐘瓶。因而本設(shè)計(jì)采用旋轉(zhuǎn)式灌裝機(jī)來(lái)進(jìn)行研究。1.3.2灌裝方式擬定灌裝方式選取，除了考慮液體自身工藝性能如粘度、重度、含氣性、揮發(fā)性外，還必要考慮產(chǎn)品工藝規(guī)定、灌裝機(jī)機(jī)械構(gòu)造等綜合因素。對(duì)于普通食用液料如瓶裝牛奶、瓶裝酒類(lèi)、碳酸飲料等，可以采用真空—等壓法，也可直接采用等壓法。真空—等壓法是灌裝前對(duì)瓶?jī)?nèi)抽取真空，然后再充入CO2進(jìn)行等壓灌裝。為了減少灌裝時(shí)酒料類(lèi)液體含氧氣量，以便延長(zhǎng)產(chǎn)品保質(zhì)期，采用較大真空度—等壓法更有利。采用真空法其灌裝閥構(gòu)造較簡(jiǎn)樸，液漏損失小。但是真空法較之等壓法需增長(zhǎng)設(shè)備成本，并且，氧氣量對(duì)碳酸飲料影響不大，在節(jié)能方面考慮，可直接采用等壓灌裝法。碳酸飲料采用等壓灌裝法可以有效防止灌裝過(guò)程中C02氣體損失，等壓灌裝即先向瓶子中充氣，使容器內(nèi)壓力與貯液缸內(nèi)壓力相等，再將貯液缸內(nèi)液體灌入容器內(nèi)。貯液缸是全封閉，它由貯液室、背壓氣室、回氣室三室構(gòu)成。在往貯液缸輸送液體之前，先往貯液缸內(nèi)通入壓縮氣體（無(wú)菌空氣或CO2，使貯液缸氣室保持一定壓力（0.1~-0.9MPa），該氣體壓力必要等于或稍高于液體物料中CO2溶解量飽和壓力，使飲料中CO2溶解。等壓灌裝法可以減少CO2損失，保持含氣飲料質(zhì)量，并能防止灌裝中過(guò)量泛泡，保證灌裝計(jì)量精確。因此本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中選用等壓灌裝法。2汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2.1總體設(shè)計(jì)思路依照規(guī)定和當(dāng)前生產(chǎn)線詳細(xì)狀況，并結(jié)合當(dāng)前先進(jìn)裝配系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，擬定了如下總體設(shè)計(jì)思路。采用可編程控制器(PLC)作為控制系統(tǒng)主控制元件，傳感器作為檢測(cè)元件構(gòu)成生產(chǎn)、控制系統(tǒng)。一臺(tái)上位計(jì)算機(jī)通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)與PLC相連，用于生產(chǎn)線監(jiān)控和產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄解決。整條汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)由一臺(tái)PLC、灌裝機(jī)以及次品撿出器和批示燈等其他元件構(gòu)成。瓶子在灌裝機(jī)中依次完畢：1、進(jìn)氣，2、進(jìn)液回氣；3、停止進(jìn)液；4、排除余液等4個(gè)環(huán)節(jié)。同步生產(chǎn)線上各種檢測(cè)狀態(tài)傳感器所有接入到PLC中，由PLC依照傳感器檢測(cè)狀態(tài)通過(guò)編制好程序控制整個(gè)系統(tǒng)工作。操作時(shí)，在PLC上編制好程序作為系統(tǒng)工作條件。通過(guò)PLC上開(kāi)關(guān)和批示燈等進(jìn)行對(duì)系統(tǒng)功能操作和監(jiān)控系統(tǒng)工作過(guò)程[9]。2.2汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)詳細(xì)流程系統(tǒng)采用了國(guó)際上較為先進(jìn)灌裝設(shè)備—旋轉(zhuǎn)型全自動(dòng)灌裝機(jī)。設(shè)計(jì)灌裝過(guò)程是：洗瓶機(jī)將瓶子里外洗凈并經(jīng)檢查后，由傳送帶送入自動(dòng)灌裝機(jī)限位機(jī)構(gòu)，依照規(guī)定規(guī)定按一定距離排列好，限位機(jī)構(gòu)精確地將瓶送入瓶升降機(jī)構(gòu)。升降機(jī)構(gòu)把升降托盤(pán)頂起，瓶子隨之上升，當(dāng)瓶口卡住閥門(mén)定心罩時(shí)打開(kāi)多移閥氣門(mén)，充氣等壓，然后打開(kāi)液門(mén)，進(jìn)行灌液，灌液完畢后進(jìn)行壓力釋放，然后關(guān)閉液門(mén)、氣門(mén)。完畢上述幾步之后，瓶子升降機(jī)構(gòu)及時(shí)進(jìn)入下降滑道，在下降滑道作用下，升降托盤(pán)被滑道強(qiáng)制下降，因而裝好瓶子隨之下降到最低位置，當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)一定角度后，瓶子進(jìn)入傳遞輪子區(qū)域，被傳遞輪子退出，送去進(jìn)行上蓋并包裝，這樣就完畢了整個(gè)灌裝工作一種工作循環(huán)過(guò)程。系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖如圖2.1所示。圖2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖3汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1PLC選型3.1.1選取PLC控制因素可編程控制器是以微解決器為核心專(zhuān)用計(jì)算機(jī)，是專(zhuān)為工廠現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用環(huán)境設(shè)計(jì)，運(yùn)用它面向顧客編程語(yǔ)言，不但能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，還能實(shí)現(xiàn)各種順序和定期控制以及復(fù)雜閉環(huán)控制；運(yùn)用它內(nèi)部大量輔助繼電器可以實(shí)現(xiàn)無(wú)觸點(diǎn)控制；運(yùn)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(zhǎng)時(shí)間不間斷運(yùn)營(yíng)、編程容易且維護(hù)工作量小、還配有通訊接口和各種模塊特點(diǎn)，可以把它作為下位機(jī)放在自動(dòng)生產(chǎn)線工作現(xiàn)場(chǎng)完畢各種控制任務(wù)。正是由于可編程控制器有這些優(yōu)良特性，再加上飲料灌裝過(guò)程中有大量順序控制，因此選用PLC來(lái)對(duì)灌裝設(shè)備進(jìn)行控制。3.1.2PLC簡(jiǎn)介可編程控制器是60年代末在美國(guó)一方面浮現(xiàn)，當(dāng)時(shí)叫可編程邏輯控制器PLC（ProgrammableLogicController），目是用來(lái)取代繼電器。以執(zhí)行邏輯判斷、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能。提出PLC概念是美國(guó)通用汽車(chē)公司。PLC基本設(shè)計(jì)思想是把計(jì)算機(jī)功能完善、靈活、通用等長(zhǎng)處和繼電器控制系統(tǒng)簡(jiǎn)樸易懂、操作以便、價(jià)格便宜等長(zhǎng)處結(jié)合起來(lái)，控制器硬件是原則、通用。依照實(shí)際應(yīng)用對(duì)象，將控制內(nèi)容編成軟件寫(xiě)入控制器顧客程序存儲(chǔ)器內(nèi)，使控制器和被控對(duì)象連接以便。70年代中期后來(lái)，PLC已廣泛地使用微解決器作為中央解決器，輸入輸出模塊和外圍電路也都采用了中、大規(guī)模甚至超大規(guī)模集成電路，這時(shí)PLC已不再是僅有邏輯（Logic）判斷功能，還同步具備數(shù)據(jù)解決、PID調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）頒布可編程控制器原則草案中對(duì)可編程控制器作了如下定義：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制、定期、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字式和模仿式輸入和輸出，控制各種類(lèi)型機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌潢P(guān)于外圍設(shè)備，易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一種整體，易于擴(kuò)充其功能設(shè)計(jì)[3]。

可編程控制器對(duì)顧客來(lái)說(shuō)，是一種無(wú)觸點(diǎn)設(shè)備，變化程序即可變化生產(chǎn)工藝。當(dāng)前，可編程控制器已成為工廠自動(dòng)化強(qiáng)有力工具，得到了廣泛普及推廣應(yīng)用?？删幊炭刂破魇敲嫦蝾櫩蛯?zhuān)用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，具備如下明顯特點(diǎn)：（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)：PLC采用當(dāng)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采用了先進(jìn)抗干擾技術(shù)，具備很高可靠性。同步在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。（2）編程直觀、簡(jiǎn)樸：梯形圖語(yǔ)言圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相稱(chēng)接近，只用PLC少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以以便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路功能。（3）適應(yīng)性好：PLC產(chǎn)品在抗電磁、噪聲干擾、有害廢氣腐蝕、高溫、粉塵等惡劣條件有很高能力。能直接和現(xiàn)場(chǎng)各種單元相連接。（4）功能完善，接口功能強(qiáng)：除了邏輯解決功能以外，當(dāng)代PLC大多具備完善數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。雖然計(jì)算機(jī)控制技術(shù)已經(jīng)產(chǎn)生，但是PLC控制由于它高性能、成本低、并且對(duì)惡劣環(huán)境有很強(qiáng)適應(yīng)能力而在工業(yè)控制廣泛應(yīng)用中保持優(yōu)勢(shì)[2]。3.1.3PLC型號(hào)選取本設(shè)計(jì)選用OMRON公司CPM2A型PLC。能基本滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)定。日本OMRON公司是世界上生產(chǎn)可編程序控制器（PC）知名廠家之一，OMRON大、中、小、微型機(jī)各具特色各有所長(zhǎng)，在中華人民共和國(guó)市場(chǎng)上占有率位居前列，在國(guó)內(nèi)顧客中享有較高名譽(yù)。1999年，OMRON在推出CS1系列同步，在小型機(jī)方面相繼推出CPM2A/CPM2C/CPM2AE、CQM1H等機(jī)型。CPM2A是CPM1A之后另一系列機(jī)型。CPM2A功能比CPM1A有新提高，例如，CPM2A指令條數(shù)增長(zhǎng)、功能增強(qiáng)、執(zhí)行速度加快，可擴(kuò)展I/O點(diǎn)數(shù)、PC內(nèi)部器件數(shù)目、程序容量、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量等也都增長(zhǎng)了；所有CPM2ACPU單元都自帶RS232C口，在通信聯(lián)網(wǎng)方面比CPM1A改進(jìn)不少。CPM2A基本指令與CPM1A相似，都是14種，但CPM2A應(yīng)用指令增長(zhǎng)到105種、185條；CPM2A工作速度明顯加快，基本指令LD執(zhí)行時(shí)間為0.64us，應(yīng)用指令MOV執(zhí)行時(shí)間為7.8us；程序容量增長(zhǎng)到4096字；讀/寫(xiě)DM增長(zhǎng)到2048字；最大I/O點(diǎn)數(shù)可擴(kuò)展到120點(diǎn)；內(nèi)部器件數(shù)目也有增長(zhǎng)，如內(nèi)部輔助繼電器區(qū)（IR）928位，特殊繼電器區(qū)（SR）448位，定期器/計(jì)數(shù)器256位，輔助繼電器區(qū)（AR）384位[1]。3.2PLC硬件系統(tǒng)連接系統(tǒng)采用了OMRONCPM2A型號(hào)PLC，其主機(jī)上有12點(diǎn)輸入，8點(diǎn)輸出。汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)控制環(huán)節(jié)采用上位機(jī)和下位機(jī)構(gòu)成，下位機(jī)直接控制汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備工作運(yùn)營(yíng)，上位機(jī)負(fù)責(zé)對(duì)系統(tǒng)工作運(yùn)營(yíng)狀況進(jìn)行監(jiān)視，其中上位機(jī)通過(guò)COM端口用RS-232與PLC相連進(jìn)行通信，而PLC需先接入220V交流電源，再將啟動(dòng)﹑停止按鈕以及各個(gè)限位開(kāi)關(guān)通過(guò)24V直流電源連接到PLC輸入端口上，系接線圖，如圖3.1所示[4]。圖3.1系統(tǒng)硬件連接圖3.3灌裝機(jī)傳動(dòng)原理旋轉(zhuǎn)型自動(dòng)灌裝機(jī)，所用動(dòng)力都是電動(dòng)機(jī)，其功率普通在1~3千瓦之間，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速普通是很高，而灌裝機(jī)轉(zhuǎn)速但是每分鐘幾轉(zhuǎn)，滿足不了灌裝工作規(guī)定，因而，它傳動(dòng)就需要一套合理變速系統(tǒng)。有灌裝機(jī)上還采用調(diào)速電機(jī)，直接無(wú)級(jí)變速，但這種傳動(dòng)對(duì)電機(jī)規(guī)定很高，必要防塵、防水等，并且價(jià)格也較貴。對(duì)于旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)傳動(dòng)某些規(guī)定有如下幾點(diǎn)：（1）傳動(dòng)平穩(wěn)由于主機(jī)完畢灌裝任務(wù)是在一種灌裝機(jī)傳送帶上進(jìn)行，它進(jìn)瓶、出瓶精確地灌裝等都規(guī)定在平穩(wěn)工作條件下進(jìn)行。（2）傳動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)造簡(jiǎn)樸傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)樸，一方面可以減少功率消耗，另一方面設(shè)備精度易達(dá)到，同步維修以便。此外，在設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)考慮到安裝、調(diào)試、保養(yǎng)以便性，要滿足人體工程學(xué)規(guī)定，給工人帶來(lái)以便，要盡量縮短維修時(shí)間，規(guī)定便于維修、保養(yǎng)。3.4灌裝機(jī)重要硬件詳解3.4.1灌裝機(jī)供瓶機(jī)構(gòu)在自動(dòng)灌裝機(jī)中，按照灌裝工藝規(guī)定，精確地將待灌瓶送入主轉(zhuǎn)盤(pán)升降機(jī)構(gòu)托瓶臺(tái)上，是保證灌裝機(jī)正常而有秩序地工作核心。普通供瓶機(jī)構(gòu)核心問(wèn)題是瓶持續(xù)輸送和瓶定期供應(yīng)。慣用持續(xù)輸送裝置有鏈帶傳送，普通采用不銹鋼或尼龍?zhí)箍随湈В瑸榱藴p少鏈帶與瓶底間摩擦，有時(shí)設(shè)法在鏈帶上加些肥皂水，以便潤(rùn)滑。由洗瓶機(jī)出來(lái)瓶子由輸送帶送來(lái)后，為了防止擠壞、堵塞和精確地送入灌裝機(jī)，必要設(shè)法使瓶子單個(gè)地保持恰當(dāng)間距送進(jìn)灌裝機(jī)，當(dāng)前瓶子定期送給普通采用分件供送螺桿或拔盤(pán)式等限位機(jī)構(gòu)。3.4.2瓶升降機(jī)構(gòu)在普通旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)中，由拔瓶輪送來(lái)瓶子必要依照灌裝工作過(guò)程需要，先把瓶子升到規(guī)定位置，以便進(jìn)行灌裝。然后再把己灌滿瓶子下降到規(guī)定位置，以便拔瓶輪將其送到傳送鏈帶上送走，這一動(dòng)作是由瓶升降機(jī)構(gòu)完畢。對(duì)于瓶升降機(jī)構(gòu)規(guī)定是：運(yùn)營(yíng)平穩(wěn)、迅速、精確、安全可靠、構(gòu)造簡(jiǎn)樸。3.4.3灌裝閥功能灌裝閥是自動(dòng)灌裝機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主體部件，它功能在于依照灌裝工藝規(guī)定，以最迅速度溝通或切斷貯液箱、氣室和灌裝容器之間流體流動(dòng)通道，保證灌裝工藝過(guò)程順利進(jìn)行。本設(shè)計(jì)中采用氣動(dòng)式多移閥。多移閥構(gòu)造：灌裝閥組件由液體閥、注氣管、氣閥、定心罩、排氣閥等構(gòu)成。功能：瓶子通過(guò)傳遞輪子進(jìn)入灌裝機(jī)，接著瓶子沿著瓶子托盤(pán)開(kāi)始上升，直到瓶口卡入定心罩，定心罩將罐對(duì)中并預(yù)壓密封，然后啟動(dòng)氣閥對(duì)瓶?jī)?nèi)進(jìn)行充CO2，充CO2由一只氣缸加壓產(chǎn)生，壓力大小取決于瓶子材料。通過(guò)這道程序，使汽水在灌裝過(guò)程中，CO2損失降到最低。當(dāng)待灌瓶中氣壓達(dá)到與貯液箱內(nèi)背壓相等時(shí)，液閥彈簧自動(dòng)打開(kāi)液門(mén)，完畢灌裝，此種閥長(zhǎng)處是不但能保證碎瓶時(shí)不漏液，還能保證瓶上有孔洞破瓶及充氣局限性時(shí)不漏液，使灌裝可以穩(wěn)定進(jìn)行[5]。4汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)程序指令簡(jiǎn)介（1）定期器指令（TIM）系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用了十個(gè)定期器，用來(lái)控制瓶子在灌裝機(jī)內(nèi)各個(gè)某些計(jì)時(shí)工作，當(dāng)定期器輸入端為從“OFF”變?yōu)椤癘N”時(shí)，定期器開(kāi)始工作，直到計(jì)時(shí)到計(jì)數(shù)器所設(shè)定值，計(jì)時(shí)器當(dāng)前值為00000，計(jì)數(shù)器為“ON”。若輸入繼續(xù)為“ON”，輸出保持為“ON”；若輸入變?yōu)椤癘FF”，定期輸出也變?yōu)椤癘FF”，即恢復(fù)原狀態(tài)，本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)定期器就是運(yùn)用此功能，實(shí)現(xiàn)了定期器自復(fù)位功能。（2）計(jì)數(shù)器指令（CNT）系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用了二個(gè)計(jì)數(shù)器，用來(lái)進(jìn)行加數(shù)操作，當(dāng)計(jì)數(shù)輸入端（CP）信號(hào)從“OFF”、變?yōu)椤癘N”時(shí)，計(jì)數(shù)值加1，此時(shí)計(jì)數(shù)器內(nèi)值是1，以此相加，直到計(jì)數(shù)器當(dāng)前值為計(jì)數(shù)器設(shè)定值時(shí)，計(jì)數(shù)器為“ON”；當(dāng)計(jì)數(shù)復(fù)位端（R）為“ON”時(shí)，計(jì)數(shù)器為“OFF”，且當(dāng)前返回到初始設(shè)定值。復(fù)位端采用自復(fù)位，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到計(jì)數(shù)器設(shè)定值時(shí)則對(duì)計(jì)數(shù)器值進(jìn)行一次清空。當(dāng)計(jì)數(shù)輸入（CP）和復(fù)位（R）同步來(lái)屆時(shí)，復(fù)位輸入優(yōu)先。系統(tǒng)中計(jì)數(shù)器指令與定期器指令編號(hào)不能重復(fù)使用，兩者數(shù)量和為512個(gè)。4.2可編程序控制器I/O分派開(kāi)關(guān)量I/O模塊選取：開(kāi)關(guān)量I/O模塊不同，直接關(guān)系到I/O點(diǎn)數(shù)多少，對(duì)PLC應(yīng)用范疇會(huì)產(chǎn)生影響，選取時(shí)重要考慮點(diǎn)數(shù)、外部電路性質(zhì)和構(gòu)造、電壓形式和范疇等。如果是無(wú)源輸入信號(hào)例如按鈕、行程開(kāi)關(guān)等，可以依照現(xiàn)場(chǎng)與PLC距離遠(yuǎn)近來(lái)選取電壓高低。輸出模塊所起作用是將PLC內(nèi)部低電平控制信號(hào)隔離、轉(zhuǎn)換為外部所需輸出信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)PLC外部負(fù)載。在選取時(shí)應(yīng)注意，模塊與外部接線方式、輸出電壓額定限度、外部輸出點(diǎn)同步接通影響、選取輸出方式等。I/O地址分派目是讓主CPU模塊可以訪問(wèn)其她模塊，進(jìn)行數(shù)據(jù)互換。在進(jìn)行I/O地址分派時(shí)，要特別注意不要產(chǎn)生地址沖突錯(cuò)誤。設(shè)計(jì)本控制系統(tǒng)共使用了9個(gè)輸入點(diǎn)，13個(gè)輸出點(diǎn)，I/O分派如表4.1所示[4]。表4.1系統(tǒng)I/O明細(xì)表輸入地址輸入設(shè)備輸出地址輸出設(shè)備00000灌裝機(jī)和傳遞輪子啟動(dòng)按鈕01002傳遞輪子與灌裝機(jī)啟動(dòng)00001傳送帶啟動(dòng)按鈕01003進(jìn)瓶傳送帶啟動(dòng)00002灌裝機(jī)瓶子托盤(pán)壓力檢測(cè)器01004瓶子托盤(pán)上升00003定心中罩壓力檢測(cè)器01005氣閥打開(kāi)00004氣閥氣壓檢測(cè)器01006灌裝閥打開(kāi)00005系統(tǒng)停止按鈕01007瓶子托盤(pán)下降00006次品撿出器壓力檢測(cè)器01008次品提示燈亮00007最低液壓力檢測(cè)器01009次品撿出器啟動(dòng)00008最高液壓力檢測(cè)器01010次品傳送帶啟動(dòng)01011進(jìn)料閥門(mén)打開(kāi)01012回氣管啟動(dòng)01013壓蓋機(jī)啟動(dòng)01014包裝機(jī)啟動(dòng)4.3工作過(guò)程分析本設(shè)計(jì)選取是旋轉(zhuǎn)式灌裝機(jī)，旋轉(zhuǎn)式灌裝機(jī)在第一某些已做過(guò)詳細(xì)簡(jiǎn)介，這里就不再進(jìn)行簡(jiǎn)介。灌裝方式選取是等壓灌裝法，等壓法灌裝工藝過(guò)程是：1、進(jìn)氣，2、進(jìn)液回氣；3、停止進(jìn)液；4、排除余液。4.3.1正常灌裝流程（1）按下灌裝機(jī)啟動(dòng)按鈕（0.00），傳遞輪子（限位作用，使瓶子以相似間距進(jìn)入灌裝機(jī)）和灌裝機(jī)啟動(dòng)（200.00）。在灌裝機(jī)啟動(dòng)前提下，按下傳送帶啟動(dòng)按鈕（0.01），灌裝機(jī)進(jìn)瓶傳送帶啟動(dòng)（200.01），此處作用是為了防止在灌裝機(jī)啟動(dòng)前便有瓶子進(jìn)入傳送帶，導(dǎo)致?lián)頂D和堆疊，防止送瓶出錯(cuò)。梯形圖如圖4.1所示。圖4.1灌裝機(jī)和傳送帶啟動(dòng)環(huán)節(jié)（2）瓶子進(jìn)入傳送帶后來(lái)，通過(guò)傳遞輪子將瓶子等間距送入瓶子托盤(pán)升降機(jī)構(gòu)，當(dāng)托盤(pán)檢測(cè)到壓力（0.02）后來(lái)，托盤(pán)活塞給托盤(pán)升降機(jī)構(gòu)一種壓力，托盤(pán)開(kāi)始帶著瓶子上升（200.02），最大上升時(shí)間為6S（tim000）。此過(guò)程即為圖4.9中T1汽水瓶上升環(huán)節(jié)。梯形圖如圖4.2所示。圖4.2瓶子隨托盤(pán)上升環(huán)節(jié)（3）在托盤(pán)上升6S內(nèi)，如果注液口定心中罩檢測(cè)到壓力（0.03），則托盤(pán)停止上升，然后當(dāng)6S時(shí)間屆時(shí)，氣閥打開(kāi)，開(kāi)始對(duì)瓶子充CO2，最大充氣時(shí)間為6S。此過(guò)程相應(yīng)圖4.10中T2充氣環(huán)節(jié)。啟動(dòng)充CO2條件有2條：（1）托盤(pán)上升時(shí)間6S到；（2）注液口中罩檢測(cè)到壓力?？梢詫?shí)現(xiàn)爆瓶或無(wú)瓶不充氣。梯形圖如圖4.3所示。圖4.3對(duì)瓶?jī)?nèi)充CO2環(huán)節(jié)（4）當(dāng)最大充氣時(shí)間6S內(nèi)，氣閥檢測(cè)到氣壓（0.04），則停止充CO2，在6S時(shí)液閥啟動(dòng)（200.4），開(kāi)始灌裝。灌裝時(shí)間為6S。啟動(dòng)灌裝條件有2條：（1）最大充氣時(shí)間6S到；（2）氣閥檢測(cè)到瓶子內(nèi)對(duì)外氣壓?？梢詫?shí)現(xiàn)破瓶不灌液。此過(guò)程相應(yīng)圖4.10中T3灌裝環(huán)節(jié)。梯形圖如圖4.4所示。圖4.4灌裝環(huán)節(jié)（5）灌裝完畢（tim002）后來(lái)，托盤(pán)開(kāi)始下降（200.05），下降過(guò)程中同步關(guān)閉液閥，回氣管工作（201.03），啟動(dòng)排氣和除余液操作。下降完畢瓶子再轉(zhuǎn)過(guò)一定角度由傳遞輪子送出，同步瓶子托盤(pán)向前繼續(xù)行進(jìn)進(jìn)入下一種循環(huán)。此過(guò)程相應(yīng)圖4.10中T4托盤(pán)下降環(huán)節(jié)。圖4.5排氣除余液環(huán)節(jié)4.3.2灌裝浮現(xiàn)次品流程（1）次品為爆瓶時(shí)（接正常灌裝流程（2）環(huán)節(jié)）當(dāng)最大托盤(pán)時(shí)間上升6S屆時(shí)，注液口定心中罩沒(méi)檢測(cè)到壓力（瓶子為爆瓶，高度局限性），則托盤(pán)開(kāi)始下降（200.06），同步次品提示燈亮，托盤(pán)下降時(shí)間為6S（tim005）。下降完畢托盤(pán)等待進(jìn)入下一次循環(huán)。同步次品檢出器啟動(dòng)。（詳見(jiàn)下方次品撿出器簡(jiǎn)介）。梯形圖如圖4.6所示。圖4.6解決爆瓶環(huán)節(jié)（2）次品為破瓶時(shí)（接正常灌裝流程（3）環(huán)節(jié)）當(dāng)最大充氣時(shí)間6S屆時(shí)，氣閥沒(méi)有檢測(cè)到氣壓（破瓶，CO2充不滿），則停止充CO2，同步瓶子托盤(pán)開(kāi)始下降（200.07），次品提示燈亮，托盤(pán)下降時(shí)間為6S（tim006），下降完畢托盤(pán)等待進(jìn)入下一次循環(huán)，同步次品檢出器啟動(dòng)（詳見(jiàn)下方次品撿出器簡(jiǎn)介）。梯形圖如圖4.7所示。圖4.7解決破瓶環(huán)節(jié)4.3.3次品撿出器（1）次品撿出器有關(guān)簡(jiǎn)介如圖4.8，瓶子在上升后來(lái)，瓶子底離下轉(zhuǎn)盤(pán)有一定距離，本系統(tǒng)所設(shè)計(jì)這個(gè)次品檢出器就在層位。圖4.8瓶子在灌裝過(guò)程中展開(kāi)示意圖如圖4.9，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)灌裝機(jī)，托盤(pán)從T1耗時(shí)6S，T2耗時(shí)6S，T3耗時(shí)6S。次品撿出器并設(shè)在D處外圍。

圖4.9旋轉(zhuǎn)灌裝機(jī)工作循環(huán)圖（a）即當(dāng)正常灌裝時(shí)，瓶子在A點(diǎn)隨著托盤(pán)開(kāi)始上升，到達(dá)B時(shí)氣閥啟動(dòng)，開(kāi)始充CO2，充氣正常瓶子到達(dá)C點(diǎn)時(shí)啟動(dòng)液閥開(kāi)始灌裝，到達(dá)D點(diǎn)灌裝完畢后開(kāi)始下降，因此當(dāng)正常灌裝時(shí)，D點(diǎn)時(shí)瓶子還在上方。（b）當(dāng)浮現(xiàn)爆瓶時(shí)，B點(diǎn)瓶子隨著托盤(pán)開(kāi)始下降，C點(diǎn)瓶子下降完畢。當(dāng)浮現(xiàn)破瓶浮現(xiàn)時(shí)，C點(diǎn)瓶子隨著托盤(pán)開(kāi)始下降，D點(diǎn)瓶子下降到最低處。因此當(dāng)浮現(xiàn)爆瓶和破瓶時(shí)，在D點(diǎn)瓶子會(huì)被次品檢出器撿出。（2）次品撿出器有關(guān)程序次品撿出器啟動(dòng)后，如果在最大次品撿出時(shí)間內(nèi)（tim110）內(nèi)，沒(méi)有檢測(cè)到次品壓力，則在tim110時(shí)間到后來(lái)，次品撿出器停止。如果在最大次品撿出時(shí)間內(nèi)（tim110）內(nèi)，檢測(cè)到次品壓力，則停止tim110計(jì)時(shí)，啟動(dòng)tim009將次品送出去。梯形圖如圖4.10所示。圖4.10次品撿出器工作環(huán)節(jié)4.3.4貯料缸有關(guān)程序當(dāng)最低液位傳感器檢測(cè)不到壓力時(shí)，進(jìn)料閥門(mén)打開(kāi)，開(kāi)始加料，當(dāng)最高液位傳感器檢測(cè)到壓力時(shí)，進(jìn)料閥關(guān)閉，為了保證生產(chǎn)效率，貯料缸補(bǔ)充原料時(shí)灌裝系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)不斷止，因此將貯料缸程序當(dāng)做一種單獨(dú)程序。梯形圖如圖4.11所示。圖4.11貯料缸環(huán)節(jié)5監(jiān)控程序軟件設(shè)計(jì)5.1組態(tài)軟件簡(jiǎn)介5.1.1組態(tài)軟件選取當(dāng)前自動(dòng)化控制方面軟件品種繁多，但其構(gòu)成某些大同小異。組態(tài)軟件由系統(tǒng)管理、梯形圖生成，計(jì)算公式生成（構(gòu)造化文本語(yǔ)言生成）、歷史庫(kù)生成、圖形生成、報(bào)表生成等構(gòu)成。運(yùn)用系統(tǒng)管理組態(tài)定義系統(tǒng)硬件配備，只有硬件配備擬定后，才干進(jìn)行背面組態(tài)。選取一種性能優(yōu)良組態(tài)軟件對(duì)于整個(gè)控制管理系統(tǒng)成功開(kāi)發(fā)、以便調(diào)試、可靠運(yùn)營(yíng)至關(guān)重要。由北京世紀(jì)長(zhǎng)秋軟件有限公司推出世紀(jì)星7.22版，己成功地應(yīng)用于眾多領(lǐng)域。鑒于北京世紀(jì)長(zhǎng)秋軟件有限公司世紀(jì)星組態(tài)軟件較易掌握，且擁有良好口碑。因此本設(shè)計(jì)在開(kāi)發(fā)灌裝監(jiān)控畫(huà)面流程時(shí)采用了世紀(jì)星7.22版。5.1.2世紀(jì)星組態(tài)軟件簡(jiǎn)介世紀(jì)星組態(tài)軟件全稱(chēng)是“世紀(jì)星通用工業(yè)自動(dòng)化監(jiān)控組態(tài)軟件”，它是在PC機(jī)上開(kāi)發(fā)智能型人機(jī)接（HMI）軟件系統(tǒng)，以Windows98//NT中文操作系統(tǒng)為平臺(tái)，全中文界面。世紀(jì)星組態(tài)軟件是由北京世紀(jì)長(zhǎng)秋科技有限公司投資開(kāi)發(fā)，太極計(jì)算機(jī)公司、清華大學(xué)、中科院等單位參加了世紀(jì)星組態(tài)軟件核心模塊開(kāi)發(fā)研制工作，在開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用國(guó)際先進(jìn)組態(tài)理念，吸取當(dāng)前國(guó)內(nèi)外先進(jìn)組態(tài)軟件先進(jìn)成果，在最大地滿足和以便顧客思想指引下，采用了一系列獨(dú)特技術(shù)，從而使產(chǎn)品在面向市場(chǎng)幾年時(shí)間里，有了許多成功應(yīng)用實(shí)例[1]。5.1.3世紀(jì)星軟件構(gòu)成世紀(jì)星組態(tài)軟件由開(kāi)發(fā)系統(tǒng)和運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)兩某些構(gòu)成。開(kāi)發(fā)系統(tǒng)和運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)是各自獨(dú)立Windows32位應(yīng)用程序，均可單獨(dú)使用；兩者又互相依存，在開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工程和畫(huà)面應(yīng)用程序必要在運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)中才干運(yùn)營(yíng)。

世紀(jì)星組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)是其應(yīng)用程序集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。開(kāi)發(fā)者在這個(gè)環(huán)境中完畢工況畫(huà)面設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)定義、動(dòng)畫(huà)連接、設(shè)備安裝、命令語(yǔ)言編寫(xiě)等。開(kāi)發(fā)系統(tǒng)具備先進(jìn)完善圖形生成功能；數(shù)據(jù)庫(kù)中有各種數(shù)據(jù)類(lèi)型，相應(yīng)于控制對(duì)象特性，對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)警、趨勢(shì)曲線、歷史數(shù)據(jù)記錄、安全防范等重要功能有簡(jiǎn)樸操作辦法。

世紀(jì)星組態(tài)軟件運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)是一種實(shí)時(shí)運(yùn)營(yíng)環(huán)境，用于顯示畫(huà)面開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中建立動(dòng)畫(huà)圖形畫(huà)面，并負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)與I/O服務(wù)程序數(shù)據(jù)互換。它通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理從工業(yè)控制對(duì)象采集到各種數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)變化用動(dòng)畫(huà)方式形象地表達(dá)出來(lái)，同步完畢報(bào)警、歷史數(shù)據(jù)記錄、趨勢(shì)曲線等監(jiān)視功能。5.2組態(tài)畫(huà)面詳細(xì)設(shè)計(jì)世紀(jì)星7.22版開(kāi)發(fā)系統(tǒng)是應(yīng)用程序集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，咱們可以在這個(gè)環(huán)境下完畢界面設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)造、動(dòng)畫(huà)連接定義等。其應(yīng)用程序制作過(guò)程如下：（1）設(shè)計(jì)灌裝過(guò)程監(jiān)控圖形界面；（2）將系統(tǒng)設(shè)計(jì)中用到變量寫(xiě)入“變量數(shù)據(jù)庫(kù)”；（3）在“應(yīng)用程序命令語(yǔ)言編輯”中編寫(xiě)有關(guān)匯編語(yǔ)言；（5）對(duì)監(jiān)控圖形界面中圖形建立動(dòng)畫(huà)連接；（6）運(yùn)營(yíng)和調(diào)試。5.2.1組態(tài)圖形界面設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)圖形界面即用抽象圖形畫(huà)面來(lái)模仿實(shí)際灌裝過(guò)程和相應(yīng)灌裝設(shè)備。構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)即創(chuàng)立一種詳細(xì)數(shù)據(jù)庫(kù)，用此數(shù)據(jù)庫(kù)中變量反映工控對(duì)象各種屬性，如灌裝機(jī)貯液缸內(nèi)液位。動(dòng)畫(huà)連接就是用動(dòng)畫(huà)模仿工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)設(shè)備運(yùn)營(yíng)狀況。運(yùn)營(yíng)和調(diào)試則是用世紀(jì)星組態(tài)軟件仿真PLC來(lái)提供現(xiàn)場(chǎng)模仿數(shù)據(jù)，以保證各動(dòng)態(tài)點(diǎn)處在對(duì)的連接狀態(tài)。汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)流程畫(huà)面就是依照灌裝工藝過(guò)程及工藝規(guī)定，用抽象圖形畫(huà)面來(lái)模仿其實(shí)際灌裝過(guò)程和相應(yīng)灌裝設(shè)備，重要用來(lái)顯示各動(dòng)態(tài)信息，特別是重要工藝參數(shù)、以以便操作人員及時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)狀況，并發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)解決問(wèn)題。依照碳酸飲料灌裝工藝，在灌裝機(jī)前方有洗瓶機(jī)，洗瓶機(jī)出來(lái)瓶子在到達(dá)灌裝機(jī)后來(lái)，在機(jī)器旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，完畢對(duì)空瓶上升充氣、進(jìn)液、回氣排余液、下降、送出等一系列過(guò)程，還設(shè)計(jì)了浮現(xiàn)次品時(shí)，次品撿出工作環(huán)節(jié)。本組態(tài)畫(huà)面是嚴(yán)格依照系統(tǒng)自動(dòng)控制規(guī)定，結(jié)合控制流程圖，畫(huà)出詳細(xì)汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)畫(huà)面，如圖5.1所示。該動(dòng)態(tài)畫(huà)面設(shè)計(jì)有設(shè)計(jì)美觀，形象逼真等特點(diǎn)，并且實(shí)物也盡量完整繪制了出來(lái)。圖5.1灌裝系統(tǒng)組態(tài)圖形界面5.2.2組態(tài)變量設(shè)計(jì)變量數(shù)據(jù)庫(kù)又稱(chēng)變量字典，它是世紀(jì)星組態(tài)軟件核心，是一種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，它是若干變量集合。數(shù)據(jù)庫(kù)中每一變量涉及變量名、數(shù)據(jù)類(lèi)型、變量取值范疇、當(dāng)前值、連接設(shè)備（對(duì)I/O類(lèi)型變量）等。運(yùn)營(yíng)時(shí)系統(tǒng)維護(hù)一種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，各個(gè)功能模塊隨機(jī)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)。在運(yùn)營(yíng)本系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫(kù)中保存是本系統(tǒng)所有變量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)同輸入數(shù)據(jù)以及汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)工作現(xiàn)場(chǎng)傳送來(lái)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)解決，再將數(shù)據(jù)送回汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)工作現(xiàn)場(chǎng)，同步更新變量數(shù)據(jù)庫(kù)中變量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)所用到內(nèi)存型變量重要是內(nèi)存實(shí)數(shù)變量和內(nèi)存離散變量這2種，變量定義如圖5.2所示。圖5.2灌裝控制系統(tǒng)變量定義5.2.3應(yīng)用程序命令語(yǔ)言編輯按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)定，通過(guò)定義變量，編寫(xiě)程序，從而實(shí)現(xiàn)各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)所相應(yīng)瓶子運(yùn)營(yíng)狀態(tài)。在本設(shè)計(jì)中，由于世紀(jì)星特殊功能，即除了在定義動(dòng)畫(huà)連接時(shí)支持連接表達(dá)式外，還容許定義類(lèi)似于C語(yǔ)言命令語(yǔ)言來(lái)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用程序，因此自動(dòng)控制系統(tǒng)在使用連接表達(dá)式同步使用“應(yīng)用程序命令語(yǔ)言”來(lái)控制系統(tǒng)狀態(tài)，使系統(tǒng)更加靈活。系統(tǒng)組態(tài)編程如圖5.3所示。圖5.3灌裝控制系統(tǒng)組態(tài)編程5.2.4動(dòng)畫(huà)連接動(dòng)畫(huà)連接就是建立畫(huà)面圖素與數(shù)據(jù)庫(kù)變量相應(yīng)關(guān)系。這樣，灌裝系統(tǒng)中數(shù)據(jù)，例如貯料缸液位、瓶子個(gè)數(shù)等，當(dāng)它們變化時(shí)，通過(guò)I/O接口，將引起實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中變量變化。動(dòng)畫(huà)連接引入是人機(jī)接口軟件一次突破，它把程序員從重復(fù)圖形編程中解放出來(lái)，為程序員提供了原則工控圖形界面，增強(qiáng)了圖形顯示效果。動(dòng)畫(huà)連接環(huán)節(jié)：一方面在組態(tài)圖形界面中雙擊你想要進(jìn)行動(dòng)畫(huà)連接圖形，浮現(xiàn)如圖5.4操作界面。圖5.4動(dòng)畫(huà)連接操作界面另一方面在該操作界面中選取想要進(jìn)行移動(dòng)方式，如“水平”，再在空白處填入與之相應(yīng)表達(dá)式。最后擬定“水平方向移動(dòng)距離”。如圖5.5所示。圖5.5動(dòng)畫(huà)連接舉例圖圖5.5中表達(dá)式“生產(chǎn)線移動(dòng)6”在應(yīng)用程序命令語(yǔ)言中與之相應(yīng)程序?yàn)椋骸癐F(傳播工序==6)&&(啟動(dòng)生產(chǎn)線==1)&&(產(chǎn)品質(zhì)量==0)&&(產(chǎn)品質(zhì)量1==0)THEN生產(chǎn)線移動(dòng)6=生產(chǎn)線移動(dòng)6+2；IF生產(chǎn)線移動(dòng)6>300THEN生產(chǎn)線移動(dòng)6=300；傳播工序=0；”即當(dāng)“傳播工序==6”、“啟動(dòng)生產(chǎn)線==1”、“產(chǎn)品質(zhì)量==0”、“產(chǎn)品質(zhì)量1==0”這4個(gè)條件同步成立時(shí)，“生產(chǎn)線移動(dòng)6”在每個(gè)掃描周期依次加2。直到滿足“生產(chǎn)線移動(dòng)6=300”時(shí)停止加2。相應(yīng)圖形移動(dòng)就6監(jiān)控系統(tǒng)通信實(shí)現(xiàn)6.1通信連接6.1.1CPM2A通信連接方式CPM2A有三種通信聯(lián)系方式：上位連接系統(tǒng)，同位連接系統(tǒng)，ComPoBus通信系統(tǒng)。工廠自動(dòng)化系統(tǒng)中常把三種系統(tǒng)復(fù)合起來(lái)一起使用來(lái)實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化系統(tǒng)規(guī)定多級(jí)功能。復(fù)合型PLC網(wǎng)絡(luò)中，上位鏈接系統(tǒng)處在最高位，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)監(jiān)控優(yōu)化。上位機(jī)與CMP2A6.1.2CPM2A上位通信合同CPM2A數(shù)據(jù)是以幀格式發(fā)送，正文最多122個(gè)字符。當(dāng)命令塊內(nèi)容不不大于一幀時(shí)，由起始幀、中間幀、及成果幀構(gòu)成。起始幀最多131個(gè)字符，中間幀及結(jié)束幀最多128個(gè)字符。起始幀由設(shè)備號(hào)、命令碼、正文、FCS、和分界符構(gòu)成。中間幀有正文、FCS、分界符構(gòu)成。結(jié)束幀由正文FCS、結(jié)束符構(gòu)成。上位機(jī)每發(fā)送完一幀，在收到PLC發(fā)回分界符后再發(fā)送下一幀。命令塊中校驗(yàn)碼FCS是8位二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成2位ASCⅡ字符。這8位數(shù)據(jù)是將一幀數(shù)據(jù)中校驗(yàn)碼前所有字符ASCⅡ碼位按持續(xù)異或成果。轉(zhuǎn)換成字符時(shí)，按照8位十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)數(shù)字字符。PLC接受到上位機(jī)發(fā)送命令幀后，自動(dòng)產(chǎn)生響應(yīng)塊，響應(yīng)碼表達(dá)上位機(jī)命令出錯(cuò)信息。響應(yīng)碼00表達(dá)PLC正常完畢上位機(jī)命令。6.1.3編寫(xiě)上位機(jī)通信程序在上位鏈接系統(tǒng)中，通信普通都是由上位機(jī)發(fā)起，按PLC原則通信進(jìn)行連接。上位機(jī)給PLC發(fā)送操作指令，PLC按照指令執(zhí)行相應(yīng)操作，同步給上位機(jī)返回?cái)?shù)據(jù)。串口通信流程如圖6.1所示。圖6.1通信流程6.1.4實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)PLC監(jiān)控編寫(xiě)通信程序建立了上位機(jī)與PLC連接，PLC任何工作方式下都可以通過(guò)“讀”指令讀取PLC狀態(tài)，從而對(duì)PLC進(jìn)行監(jiān)視。只有當(dāng)PLC工作方式為監(jiān)視狀況下才可以通過(guò)上位機(jī)對(duì)PLC進(jìn)行控制，因此在需要上位機(jī)實(shí)行控制系統(tǒng)里面PLC都必要設(shè)立為監(jiān)視工作方式。6.2計(jì)算機(jī)與PLC通信上面所提到組態(tài)監(jiān)控軟件，為顧客提供了一種簡(jiǎn)捷易控制操作平臺(tái)。安裝了組態(tài)軟件后不但可以直觀看到系統(tǒng)正運(yùn)營(yíng)在哪個(gè)階段，更可以很簡(jiǎn)樸對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。不需要操作人員對(duì)系統(tǒng)有多進(jìn)一步理解，不但提高了系統(tǒng)廣泛應(yīng)用性也提高了操作人員安全性。要使組態(tài)軟件能對(duì)PLC運(yùn)營(yíng)起到監(jiān)控作用，PLC與計(jì)算機(jī)之間必要實(shí)現(xiàn)聯(lián)接通訊。一方面要在設(shè)備安裝向?qū)е邪惭b上相應(yīng)型號(hào)PLC，然后通過(guò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)中多串口參數(shù)設(shè)定對(duì)相應(yīng)串口進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與PLC聯(lián)接。串口選用是COM2，其中波特率選用9600，數(shù)據(jù)位設(shè)為7，停止位設(shè)為2，奇偶校驗(yàn)采用是偶校驗(yàn)，通訊方式選取RS232，通訊超時(shí)定為500ms。這樣就完畢了計(jì)算機(jī)與PLC之間聯(lián)接通訊。上位機(jī)要可以通過(guò)PLC監(jiān)控下層設(shè)備狀態(tài)，就要實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與PLC間通信，普通工業(yè)控制中都是采用RS-232C實(shí)現(xiàn)。上位機(jī)一方面向PLC發(fā)送查詢(xún)數(shù)據(jù)指令（事實(shí)上是查詢(xún)PLC中端子狀態(tài)和DM區(qū)值等），PLC接受了上位指令后，進(jìn)行校驗(yàn)（FCS校驗(yàn)碼），看其與否對(duì)的，如果對(duì)的，則向上位機(jī)傳送數(shù)據(jù)（包括首尾校驗(yàn)字節(jié)）。否則，PLC回絕向上位機(jī)傳送數(shù)據(jù)。上位接受到PLC傳送數(shù)據(jù)，也要判斷對(duì)的與否，如果對(duì)的，則接受，否則，回絕接受。為了使世紀(jì)星系統(tǒng)與PLC進(jìn)行通信，需要使用通信驅(qū)動(dòng)程序來(lái)和既有PLC進(jìn)行通信。上位機(jī)通過(guò)RS-232C與下位機(jī)通信，用已經(jīng)完畢組態(tài)圖形顯示系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，發(fā)出控制命令控制該系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)并監(jiān)視解決。下位機(jī)向上位機(jī)傳遞設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)，接受并執(zhí)行上位機(jī)實(shí)時(shí)控制指令。在與上位機(jī)通信中斷狀況下，PLC也能獨(dú)立通過(guò)控制繼電器、接觸器等電氣元件實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制。世紀(jì)星采用歐姆龍HostLink合同通過(guò)串口實(shí)現(xiàn)PLC與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)互換。世紀(jì)星把下位機(jī)看作是外部設(shè)備，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中依照“設(shè)備配備向?qū)А碧崾疽徊讲酵戤呥B接過(guò)程。在運(yùn)營(yíng)期間，世紀(jì)星通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序來(lái)和外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)互換，涉及采集數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)、指令。每一種驅(qū)動(dòng)程序都是一種COM對(duì)象，這種方式使通信程序和世紀(jì)星構(gòu)成一種完整系統(tǒng)，既保證了運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)高效率，也使系統(tǒng)安全、穩(wěn)定。6.3世紀(jì)星與PLC通信串行通訊方式，這是世紀(jì)星與PLC之間最慣用一種數(shù)據(jù)互換方式。串行通訊方式使用“世紀(jì)星計(jì)算機(jī)”串口，I/O設(shè)備通過(guò)RS-232串行通訊電纜連接到“世紀(jì)星計(jì)算機(jī)”串口。如果您計(jì)算機(jī)擁有各種串口，您可以同步與各種I/O設(shè)備。世紀(jì)星最多可與32個(gè)串口設(shè)備相連。最簡(jiǎn)樸狀況下，使用世紀(jì)星計(jì)算機(jī)只與一種I/O設(shè)備相連。I/O設(shè)備使用原則RS-232電纜與計(jì)算機(jī)主機(jī)背面串口連接。如圖6.2所示。圖6.2世紀(jì)星與PLC相連當(dāng)外部控制某些完畢了之后，為了能更清晰和直觀看見(jiàn)程序運(yùn)營(yíng)過(guò)程及系統(tǒng)當(dāng)前所處狀態(tài)，還需要一種組態(tài)監(jiān)控軟件來(lái)協(xié)助咱們來(lái)完畢這一點(diǎn)。世紀(jì)星與PLC通信，先要在世紀(jì)星上完畢PLC新設(shè)備添加，一方面選取“設(shè)備安裝向?qū)А薄癙LC”→“歐姆龍”→“HOSTLINK合同”→“串口”單擊“下一步”→“完畢”。這在“驅(qū)動(dòng)設(shè)備管理”里就有了添加好新PLC設(shè)備。采用是PPI通信方式，在完畢PLC設(shè)備添加后，在“變量字典”里找到事先定義好I/O離散型變量，選取“新設(shè)備”欄后，找到相應(yīng)寄存器類(lèi)型填寫(xiě)通道號(hào)及序號(hào)即完畢，將整個(gè)汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)備連接起來(lái)，運(yùn)營(yíng)正常并且通信順暢[10]。6.4監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試6.4.1PLC系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試準(zhǔn)備階段：為了保證如期完畢任務(wù)，對(duì)改造前期工作我做了細(xì)致準(zhǔn)備工作。一方面按照工期進(jìn)度設(shè)計(jì)、制造新控制柜以及機(jī)械改造某些元件加工，編制好PLC控制程序，將編制好程序傳送至PLC中?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)試：所有控制柜安裝、接線完畢后一方面進(jìn)行了PLCI/O測(cè)試，對(duì)PLC系統(tǒng)中所有輸入/輸出點(diǎn)進(jìn)行了逐個(gè)手工測(cè)試。隨后又對(duì)檢測(cè)傳感器、A/D轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行了測(cè)試和校準(zhǔn)工作。所有測(cè)試完畢后進(jìn)行了聯(lián)機(jī)調(diào)試工作，各操作均在手動(dòng)狀況下進(jìn)行單獨(dú)檢測(cè)，辦法為在各檢測(cè)環(huán)節(jié)進(jìn)行合格與不合格選取，觀測(cè)檢測(cè)后汽水瓶子運(yùn)營(yíng)狀況，調(diào)節(jié)計(jì)數(shù)器復(fù)位接線，使顯示個(gè)數(shù)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)營(yíng)汽水瓶子個(gè)數(shù)一致。6.4.2上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試由于上位計(jì)算機(jī)調(diào)試工作不影響生產(chǎn)線生產(chǎn)因此調(diào)試是在停產(chǎn)結(jié)束，生產(chǎn)線啟動(dòng)后進(jìn)行。一方面進(jìn)行了與PLC通信測(cè)試，隨后進(jìn)行了板卡數(shù)據(jù)測(cè)試，最后進(jìn)行了測(cè)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試工作。在上位計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試完畢后，按照實(shí)際生產(chǎn)規(guī)定記錄了瓶子原材料總數(shù)和灌裝成品數(shù)，有籌劃地記錄出汽水成品占生產(chǎn)出總數(shù)比例，從而計(jì)算汽水生產(chǎn)成本。供管理人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和公司管理。結(jié)論本課題從實(shí)際應(yīng)用角度出發(fā)，綜合國(guó)內(nèi)液體包裝設(shè)備現(xiàn)狀以及存在問(wèn)題，并針對(duì)灌裝生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)率低、自動(dòng)化限度低、缺少實(shí)時(shí)監(jiān)控等缺陷，運(yùn)用當(dāng)前較為完善控制方式，提出基于PLC汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)。并對(duì)系統(tǒng)各個(gè)功能進(jìn)行了詳盡描述，依照生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要進(jìn)行了相應(yīng)軟硬件設(shè)計(jì)。本課題著重于全自動(dòng)等壓灌裝機(jī)研究控制某些實(shí)現(xiàn)做了如下工作：（1）運(yùn)用工控軟件—世紀(jì)星組態(tài)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了汽水灌裝機(jī)控制系統(tǒng)監(jiān)控界面（涉及：灌裝生產(chǎn)監(jiān)測(cè)、參數(shù)設(shè)定、運(yùn)營(yíng)狀況），并運(yùn)用世紀(jì)星內(nèi)部仿真PLC實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控畫(huà)面動(dòng)態(tài)連接。（2）運(yùn)用OMRON系列PLC可編程控制器通過(guò)軟件編寫(xiě)，實(shí)現(xiàn)了灌裝機(jī)氣閥啟動(dòng)與關(guān)閉、液閥關(guān)閉與啟動(dòng)、破瓶檢測(cè)、破瓶撿出、自動(dòng)壓蓋等，并用模仿實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。由于經(jīng)驗(yàn)局限性，本程序還存在如下某些有待加以研究與開(kāi)發(fā)：灌裝機(jī)貯液缸內(nèi)液位、壓力控制方面有關(guān)程序偏簡(jiǎn)樸，如果加入計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)較為成熟控制辦法—PID調(diào)節(jié)技術(shù)來(lái)進(jìn)行控制會(huì)更好。由于本人水平有限，所做研究、開(kāi)發(fā)工作不夠進(jìn)一步，但愿可以得到各位教師批評(píng)指正。致謝本課題是在劉英英教師悉心指引下完畢。從大二至今，在我受教于劉教師三年中，劉教師不但在學(xué)業(yè)上循循善誘、誨人不倦，并且為人師表，以自己嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度、高深學(xué)術(shù)造詣，使我受益匪淺。劉教師敏銳學(xué)術(shù)洞察力、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度使我在大學(xué)學(xué)習(xí)期間受益匪淺。我由本來(lái)對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容懵懂逐漸發(fā)展到當(dāng)前對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容完全認(rèn)知，完全是在劉英英教師協(xié)助下完畢。在教師指引下，我避免了許多盲目查詢(xún)，避開(kāi)了許多錯(cuò)誤結(jié)識(shí)，讓我從迷茫中找到突破口，迅速并且對(duì)的找到本次畢業(yè)設(shè)計(jì)定位點(diǎn)，繼而展開(kāi)PLC程序編寫(xiě)與調(diào)試，在教師指引下，通過(guò)三次程序調(diào)試，順利完畢了系統(tǒng)各個(gè)控制規(guī)定。世紀(jì)星組態(tài)軟件是咱們接觸新課程，咱們完全是自己摸索。但是在劉英英教師點(diǎn)撥下，讓我在短時(shí)間內(nèi)迅速地掌握了這門(mén)軟件，順利地完畢了汽水灌裝機(jī)在此課題完畢過(guò)程中，我還得到金亞鈴教師以及李姿教師協(xié)助。在此向她們表達(dá)衷心感謝。同步還要感謝大學(xué)4年來(lái)教誨過(guò)咱們各位教師，是你為我打下了自動(dòng)化堅(jiān)實(shí)基本，正是這種基本，才干使我順利完畢畢業(yè)設(shè)計(jì)。感謝敬愛(ài)導(dǎo)員廣麗華教師，同步還感謝在我大學(xué)學(xué)習(xí)期間與我朝夕相處同窗們，從她們身上使我學(xué)到了諸多諸多寶貴東西。在此對(duì)你們表達(dá)深深謝意。最后，感謝母校培養(yǎng)，祝愿母校蒸蒸日上，在將來(lái)獲得更高層次發(fā)展。參照文獻(xiàn)[1]世紀(jì)星組態(tài)軟件7.2顧客手冊(cè).北京世紀(jì)佳諾科技有限公司，:35~162[2]林小峰.可編程控制器原理及應(yīng)用.高等教誨出版社，1994[3]田瑞庭.可編程控制器應(yīng)用技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社，1994[4]于慶廣.可編程控制器原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì).清華大學(xué)出版社，[5]宋爾濤.楊仲林.包裝自動(dòng)控制原理及過(guò)程自動(dòng)化.印刷工業(yè)出版社，1998[6]王冬梅.啤酒生產(chǎn)流水線自動(dòng)控制系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā).西安理工大學(xué)研究生論文，[7]高德.包裝機(jī)械設(shè)計(jì).化學(xué)工業(yè)出版社，[8]亞文.國(guó)內(nèi)飲料灌裝線現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì).中華人民共和國(guó)包裝報(bào)，:78~99[9]邢海龍.夏田.灌裝機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究.化工自動(dòng)化及儀表，:03期[10]史建民,黃有方,趙婉瑩.基于MemobusRTU通信合同PLC數(shù)據(jù)優(yōu)化組合傳送辦法.上海海運(yùn)學(xué)院學(xué)報(bào)，:52~58附件A英語(yǔ)原文DesignofPIDTemperatureControllingSystemBasedonVirtualInstrumentTechniqueZhangLin，SongYinAbstract：Inthispaper，figureprogramminglanguageLabVIEWofNationalInstrumentCompanyOfU.S.isregardedasthedevelopingplatform，combiningPIDcontroltoolkit，thedesignprocessofatemperaturecontrolsystemisintroduced，whichincludesthedesignofhardwareandsoftware.Theexperimentindicatesthatthedesignedcontrolsystemhasmanyfunctionssuchasautomatictemperaturecontrol.friendlyinterface.measurementwithhighprecision，Verysafeandcrediblework，andsimplyoperationandsoon.Keywords：VirtualInstrument，PID，dataacquisition，temperaturecontrol1IntroductionFigureprogramminglanguageLabVIEWhasbeenappliedwidelyintheautomaticmeasuresystemwiththedevelopmentofVirtualInstrumentTechnique.Ithaspowerfulfunctionindataacquiringandprocessing，datadisplayetc.，aswellasprovideadditionalPIDcontroltoolkitsothatdesignerscanemploythetoolkittodesignPIDcontrolsysteminLabVIEWsoftwaresurroundingconveniently.ThispaperpresentsatemperaturecontrolsystembasedonPIDalgorithmwiththehelpofLabVIEW7.1.Thissystemhassuchcharacteristicsashighmeasureprecision，smalltemperaturefluctuation，safeandtrustiness，easilymanipulationetc.Intheprocessofthedesignofthesystem，becauseoftheuseofFigureprogrammingsoftwareandthedataacquiringcardrecentlymadebyNIcompanyofU.S.，timeofsystemestablishmenthasbeenreducedgreatly.2SystematicHardwareDesignThissystemismainlytoacquirethedataofenvironmenttemperatureandmakeauto-control.ItshardwarebuildupisshownasFig.1.Itismainlycomposedoftemperaturemeasurecircuit，temperaturecontrolcircuit，apieceofmultifunctiondataacquiringcardbasedonPCIbusandsomecorrelatedsoftware.Itsworkingprocesscanbedescribedasfollows：firstly，temperaturesignalistransferredtovoltagesignalsbysensor.Secondly，signalissentintotheP.C.throughadjustingcircuitanddataacquiringcard.Thirdly，acquireddataisanalyzedandprocessedbyPIDarithmeticinPIDtoolkitinLabVIEWprogramrunningintheP.C.，andthenthecomputingresultistransmittedout.Fourthly，outputsignalistransferredthroughD/Achannelindataacquiringcardagaintotheoutsidetemperaturecontrolcircuit.Lastly，temperatureisrectifiedtothesetpoint.AllprocessofcontrolcanbedisplayedandMonitoredintheP.C.Fig.1Blockdiagramoftemperaturecontrollingsystem2.1DataacquiringcardDataacquiringcardismainlytotransmitnecessarydatasignalsandcontrolsignalstothecircuitandcomponentsneedingtobecontrolledaswellasreceivestatesignalsfrommeasuredobject.Moreover，italsofinishesthefunctionsofdatatransformingandstorage.ThissystemchoosePCI-6221dataacquiringcardofNIcompanyascorepartofsystemhardware，syntheticallyconsideringthenumberofA/DandD/Achannel，samplingrate，inputprecision，A/DandD/Atransformingrate，distinguishingratioandprecisionetc.Thiscardsupportstheinputofbothunipolaritandbipolaranalogsignals，corresponsivelyaswellassignalinputrangefrom–10to10Vand0~20V.Italsoprovides16channelsof16-bitanalogsignalinput，eachofwhichhasasamplingrateupto250kS/s.Italsoprovides2channelsof16-bitanalogysignaloutputaswellasanoutputrateupto833kS/s.And24-wireTTLdigitI/Oand32-bittimeretc.aregiventoo.2.2DesignoftemperaturemeasuringcircuitTemperaturemeasurecircuitismainlymadeupoftemperaturesenorandsignaladjustingcircuit，whichisusedtomeasurethespottemperature.Afterprocessedbyadjustingcircuitandthroughanalogychannelofdataacquiringcard，theoutputsignaloftemperaturesenorissentintoP.C.，inwhichtemperaturemeasurevalueiscomputedandgetbyLabVIEWprogram.AdjustingcircuitisusedtofilterandamplifythesignalsfromanalogyinputchanneltomeetthedemandsofdataacquiringcardA/Dconverter’electricparameter.Thedesignoftemperaturemeasurecircuit，whereLEDispowerindicationandDZ1isIN154voltageregulatortube.Rtisaminustemperatureparameterthermalresistorresistance(R=1KΩin25℃)，whichmeanstheratiobetweentemperatureandresistancevalueisinverse.A1andA2areboth8-pinplasticdualin-linepackagelowpoweramplifierLM358.DZ1isconnectedwithA1aftersharingvoltagesbyR3，R4andR5.AdjustingR5cangetneededworkingvoltagefromA1.R6，R7，R8andRtcomposedameasuringelectricbridge.ItsoutputisconnectedwithA2differenceamplifier.Afteramplified，theoutputissenttothecard.Itstemperaturemeasurerangesfrom0℃to100℃2.3DesignoftemperaturecontrollingcircuitThiscircuitismainlyconsistedofisolation，synchronization，springandloadparts，whichisshownasFig.2.Itisworkedbasedonthepostulatethatactualvoltageinheaterischangedbychangingangleofcurrentflowofthyristor，sothatthesurroundingtemperaturecanbechangedtomeettheactualdemand.ThegenerationandoutputoftemperaturecontrolsignalisfinishedbyprogramcontrollingdataacquiringcardandP.C.ControllingquantityiscomputedbyPIDarithmeticandsentoutbyP.C.dataacquiringcardtocontrolsurroundingtemperature.Inoneperiodofsquarewavegeneratedbysimulatingfan-outAOofdataacquiringcard，iftheoutputishigh，thyristorworkstomaketheheatingbarwork，otherwise，theheaterRLwillstopworkingandthetemperatureisfixedinthesetpoint.InordertogetridoftheworrythatP.C.componentsandacquiringcardwillbedestroyedbyaccidentallymistakesoroutsidecircuittroubles，electricisolationbetweenacquiringcardandcontrollingdeviceisusuallyneeded.Consideringthattheoutputsignalsofacquiringcardneedstospringthefollowingcircuits，small，low-power，strongant-jamming，low-noisephoto-electricitycoupleddeviceMOC3041，integratingthefunctionsasisolation，zerocrossingdetection，zerocrossingtrigger，isemployed，whichcansupplyenoughelectriccurrenttohigh-powerthyristor.Fig.2Temperaturecontrollingcircuit3SystemATICSoftwareDesignThesoftwarepartofsystemismainlytocompletesuchfunctionsasdataacquiringandcontrolling，measuringresultsanalysisandrecord，aswellasprovideaconvenientoperatinginterface.Systemsoftwarecomprisessuchmainmodulesassystemmaincontrollingmodule，dataacquiringmodule，PIDcontrollingmodule，PIDparametermodule，datarecordingmoduleandgraphicsuseroperatinginterfacemodule.Usingmodule