基于PLC的飲料灌裝機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中文摘要灌裝飲料以其可口的味道、豐富的種類、便捷的包裝，受到了廣大消費(fèi)者的熱烈追捧。傳統(tǒng)的繼電器控制生產(chǎn)模式產(chǎn)量低、故障率高，已無法滿足人們?nèi)遮呍鲩L(zhǎng)的消費(fèi)需求。新型的灌裝機(jī)械就在這股潮流中快速興起，特別是PLC被人們用在了該領(lǐng)域，讓它的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)代。本文所要講述的就是飲料灌裝控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本文用S7-200的PLC作為主要的控制機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)易的旋轉(zhuǎn)式飲料灌裝系統(tǒng)。它實(shí)現(xiàn)了從原料輸送，到空瓶檢測(cè)，再到灌裝和打蓋的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)流程。下文從組態(tài)王畫面的制作，控制動(dòng)作的確定，PLC程序編制、元器件選擇等進(jìn)行了研究，來闡述了旋轉(zhuǎn)式飲料灌裝機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。關(guān)鍵詞：PLC；組態(tài)王；灌裝電磁閥；氣壓傳感器目錄TOC\o"1-3"\h\u1引言 引言1.1課題的研究背景和意義我國(guó)發(fā)展處在一個(gè)高速階段，灌裝產(chǎn)業(yè)需求不斷增加，同某些常規(guī)灌裝方法相比，人們對(duì)于產(chǎn)品的包裝要求也在不斷提升。當(dāng)前灌裝行業(yè)一直致力于精確灌裝，節(jié)約成本，關(guān)愛環(huán)境，高效穩(wěn)定?；诖?，本文從概念設(shè)計(jì)與技術(shù)層面對(duì)當(dāng)今國(guó)際灌裝機(jī)械制造技術(shù)進(jìn)行了完善和革新，旨在做到與時(shí)俱進(jìn)?，F(xiàn)階段，全球灌裝機(jī)械主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)集中于美國(guó)、日本等國(guó)，兩國(guó)機(jī)械制造業(yè)均處于世界領(lǐng)先水平。美國(guó)工業(yè)水平更在世界頂點(diǎn)，灌裝機(jī)械制造業(yè)是全球范圍內(nèi)的一大制造業(yè)，也是發(fā)展比較早的。歷經(jīng)100余年，美國(guó)灌裝機(jī)械制造和灌裝系統(tǒng)的特點(diǎn)是工藝靈活而豐富，精度高、效率高、穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)。另外，可編程序控制器在世界范圍內(nèi)的水平已處于不可撼動(dòng)的位置，該技術(shù)在大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)中都有使用，還用于灌裝機(jī)械，已形成完整灌裝生產(chǎn)體系。盡管日本的開發(fā)晚于美國(guó)，但是，日本從1960年至1990年從世界上引進(jìn)了許多現(xiàn)代化技術(shù)，基于上述技術(shù)，日本取得優(yōu)勢(shì)，并且效率較高。至此，該種灌裝機(jī)得到了飛速發(fā)展，逐步達(dá)到世界領(lǐng)先水平。日本微電子技術(shù)同美國(guó)比較，有其特有的技術(shù)特點(diǎn)，是目前國(guó)際上微電子技術(shù)最為發(fā)達(dá)的國(guó)家，從而為灌裝工業(yè)的發(fā)展提出一個(gè)新的方向。新中國(guó)建立后，我國(guó)第二產(chǎn)業(yè)得到發(fā)展。但改革開放以來，灌裝機(jī)械行業(yè)飛速發(fā)展。改革開放使人民生活煥然一新。在這迅猛發(fā)展的年代，對(duì)于灌裝的要求日益提高，灌裝行業(yè)的發(fā)展也是日新月異，但是，科技還十分落后，所以需要不斷創(chuàng)新，對(duì)國(guó)外現(xiàn)代設(shè)備進(jìn)行學(xué)習(xí)。汲取國(guó)外現(xiàn)代設(shè)備養(yǎng)分，蓬勃發(fā)展。未來，我國(guó)的灌裝工業(yè)要打造中國(guó)特色。1.2課題的研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的飲料包裝設(shè)備有很多的缺點(diǎn)。第一，自動(dòng)化程度不高；第二，執(zhí)行速度不達(dá)標(biāo)，不能做到小型化生產(chǎn)；第三，包裝質(zhì)量出現(xiàn)了問題。目前我國(guó)的飲料行業(yè)正處在一個(gè)快速發(fā)展階段，對(duì)包裝設(shè)備的需求量很大，但國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的飲料灌裝機(jī)械還不能完全達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，這些問題制約著國(guó)內(nèi)飲料灌裝機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)的發(fā)展。所以，必須盡快提高我國(guó)飲料灌裝設(shè)備的自動(dòng)化水平。如花費(fèi)大量資金進(jìn)口，來滿足需要，就增加了資金的巨大消耗。目前全自動(dòng)飲料灌裝生產(chǎn)線進(jìn)口價(jià)格在450萬元左右，對(duì)于飲料灌裝的企業(yè)，這個(gè)價(jià)錢估計(jì)也不是一筆小數(shù)目。關(guān)鍵在于產(chǎn)品出了毛病，需有國(guó)外對(duì)應(yīng)維修團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)，這樣是耗時(shí)耗力的。伴隨著PLC在工業(yè)控制中的推廣，我們可選用PLC對(duì)飲料灌裝系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，極大地提高了生產(chǎn)能力，這對(duì)于這個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是非常有意義的。傳統(tǒng)飲料灌裝線都是采用繼電器。相對(duì)于較為滯后的控制模式，問題很多。一是平穩(wěn)，常規(guī)繼電器控制，控制電路元件電壓失穩(wěn)，內(nèi)阻及其它因素干擾大，穩(wěn)定性差，嚴(yán)重地影響著生產(chǎn)進(jìn)度。另外，一旦發(fā)生問題，須人工處理，這樣就可能產(chǎn)生二次污染，不得在安全生產(chǎn)中使用。發(fā)生問題的次數(shù)愈多，原材料消耗愈多，這樣就會(huì)嚴(yán)重破壞成本和污染環(huán)境。采用PLC控制后，以上很多問題都能得到比較好的規(guī)避。PLC是一種自動(dòng)化產(chǎn)品。其最大特點(diǎn)就是安全，可靠，其他部門也對(duì)此進(jìn)行了驗(yàn)證。所以在灌裝行業(yè)使用時(shí)，它能充分發(fā)揮穩(wěn)定性好、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。PLC自動(dòng)化程度較高，能夠?qū)收线M(jìn)行良好的治理，避免二次污染及對(duì)環(huán)境的破壞。綜上所述，PLC在飲料灌裝行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛?？梢?，未來飲料灌裝行業(yè)自動(dòng)化進(jìn)程會(huì)變得更好。1.3本課題的主要研究?jī)?nèi)容本文對(duì)飲料灌裝機(jī)設(shè)計(jì)流程進(jìn)行了闡述。具體情況如下：第一部分：闡述了飲料灌裝機(jī)應(yīng)具備的幾個(gè)基礎(chǔ)知識(shí)。第二部分：文中給出了總體設(shè)計(jì)方案、工作原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。第三部分：在硬件設(shè)計(jì)這一部分中，主要是指不同組件的選擇，包括傳感器、電磁閥、電機(jī)等。利用I/O的點(diǎn)數(shù)來確定控制模塊PLC的型號(hào)選擇。第四部分：軟件設(shè)計(jì)是PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心，由STEP7軟件編輯，組態(tài)王6.5.3網(wǎng)絡(luò)軟件通過監(jiān)控、仿真軟件實(shí)現(xiàn)灌裝機(jī)的運(yùn)行過程。第五部分：組態(tài)界面設(shè)計(jì)中，組態(tài)王一般是作為監(jiān)控軟件使用的，這一次同樣起到了模擬的效果。本節(jié)中列舉了設(shè)置的配置圖像，以及運(yùn)行需要的動(dòng)畫設(shè)定。第六部分：對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試，借助上下位機(jī)聯(lián)接方法，對(duì)飲料灌裝機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)展覽等內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)描述。2控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案2.1設(shè)計(jì)方案的比較就飲料灌裝行業(yè)而言，在PLC產(chǎn)生并得到迅速發(fā)展的今天，近年來被廣泛采用的繼電控制方式，已經(jīng)成為基于PLC開發(fā)灌裝系統(tǒng)的主流。以PLC為核心的飲料灌裝機(jī)控制系統(tǒng)中，最為常用的方案有直線式與旋轉(zhuǎn)式2種。直線式飲料灌裝機(jī)，需要比較大的生產(chǎn)場(chǎng)地，生產(chǎn)線設(shè)計(jì)比較冗余。這樣就極大地浪費(fèi)了生產(chǎn)成本。灌裝機(jī)冗余生產(chǎn)線還造成產(chǎn)能降低。在社會(huì)快速進(jìn)步發(fā)展的今天，已逐步被淘汰出局。旋轉(zhuǎn)式飲料灌裝機(jī)不需要大的生產(chǎn)場(chǎng)地，轉(zhuǎn)盤式灌裝設(shè)計(jì)節(jié)省了生產(chǎn)空間和生產(chǎn)成本。同時(shí)，可大大提高灌裝機(jī)的生產(chǎn)能力，使不良品和合格品及時(shí)送到下一個(gè)環(huán)節(jié)，運(yùn)輸上不浪費(fèi)時(shí)間。在灌裝精度和系統(tǒng)穩(wěn)定性方面都非常好。2.2控制方案的確定從上一節(jié)的比較中不難發(fā)現(xiàn)，采用PLC作為核心控制的旋轉(zhuǎn)式作為飲料灌裝是相對(duì)完美的注入方法。因此，本畢業(yè)項(xiàng)目使用了旋轉(zhuǎn)式灌裝控制系統(tǒng)的控制方案。托盤設(shè)計(jì)有6個(gè)基本流程，用于上料、檢測(cè)、排除缺陷、灌裝、鋪設(shè)和送出。1號(hào)、3號(hào)、6號(hào)的工位，分別利用執(zhí)行氣缸將空瓶，次瓶、合格品或者推出轉(zhuǎn)盤。2、4號(hào)工位設(shè)有氣缸垂直移動(dòng)，能推動(dòng)空瓶進(jìn)行灌裝工作，5號(hào)工位上還設(shè)有氣缸垂直移動(dòng)，對(duì)合格飲料瓶進(jìn)行瓶蓋作業(yè)。工位2和工位4上分別安裝電磁閥，起到充氣和灌裝的效果，它們采用流量閥，通過時(shí)間和流量的預(yù)設(shè)，可以根據(jù)灌裝瓶子的大小來配合灌裝的體積?？刂扑袌?zhí)行機(jī)構(gòu)操作的信號(hào)，主要是通過關(guān)鍵的位置傳感器或者行程開關(guān)進(jìn)行傳輸。小部分信號(hào)是通過整個(gè)系統(tǒng)啟動(dòng)過程中發(fā)出信號(hào)的按鈕來提供。圖2.1灌裝工作示意圖圖2.2壓蓋工作示意圖圖2.3次品工作示意圖圖2.4分揀工作示意圖圖2.5總體設(shè)計(jì)方案框圖2.3控制系統(tǒng)的工作原理控制系統(tǒng)部采用S7-200PLC為控制核心，它的輸入端連接有傳感器、行程開關(guān)等聯(lián)接，采集信號(hào)，并發(fā)送至PLC?？删幊踢壿嬁刂破靼巡杉降妮斎胄盘?hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字或者模擬量，以及被送到氣缸、電機(jī)、電磁閥和其他執(zhí)行機(jī)構(gòu)。圖2.6控制系統(tǒng)工作原理圖3控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1可編程邏輯控制器的選型3.1.1PLC的定義與特點(diǎn)可編程邏輯（ProgrammablelogicController可編程控制器）是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制器件。這是一種集電子技術(shù)、通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)應(yīng)用相結(jié)合的高新技術(shù)產(chǎn)品，具有可靠性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，在自動(dòng)化系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用，同時(shí)也被應(yīng)用在過程控制系統(tǒng)和生產(chǎn)管理系統(tǒng)中。伴隨著中國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，PLC已進(jìn)入各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域。各類PLC組成結(jié)構(gòu)大體一致，由CPU、電源、儲(chǔ)存器及I/O口的構(gòu)成。CPU經(jīng)由地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線、儲(chǔ)存單元、輸入輸出接口、通信接口、擴(kuò)展接口連接。CPU是PLC的核心，它連續(xù)不斷地收集輸入信號(hào)，實(shí)施用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出。PLC輸入接口電路，其作用在于把按鈕、行程開關(guān)或者傳感器發(fā)出的信號(hào)送入CPU；PLC輸出接口電路，其作用就是把CPU的輸出信號(hào)變換成可以驅(qū)動(dòng)外部執(zhí)行元件工作，由此來控制接觸器線圈和其他電器的打開和閉合。開關(guān)式穩(wěn)壓電源安裝在PLC內(nèi)，用于PLC工作。相對(duì)于普通電源而言，該電源具有輸入電壓范圍大，穩(wěn)定性高的特點(diǎn)，同時(shí)還具有較強(qiáng)的抗干擾能力，體積小，質(zhì)量輕。部分機(jī)型也提供了24VDC電壓穩(wěn)定器，對(duì)外傳感器供電。其能夠避免電源污染或者使用不合格品造成故障，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。圖3.1PLC的主要組成部分3.1.2PLC的選型經(jīng)估算，旋轉(zhuǎn)式飲料灌裝機(jī)共要求27個(gè)的數(shù)字量輸入和28個(gè)的輸出。第一，主機(jī)模塊采用CPU224XP，它具有14個(gè)數(shù)字量輸入，10個(gè)數(shù)字量輸出，以及兩個(gè)模擬量的輸入端和一個(gè)模擬量的輸出模擬量輸入口，為氣壓傳感器提供一個(gè)訪問端口。拓展模塊1采用EM223擴(kuò)展模塊，有16點(diǎn)DC輸入、16點(diǎn)DC輸出其工作電壓DC24V。拓展模塊2采用EM223拓展模塊，具有4點(diǎn)DC輸入和4點(diǎn)DC輸出。主機(jī)CPU224XP的I/O點(diǎn)數(shù)，加拓展模塊I、II各點(diǎn)，生成數(shù)字量輸入點(diǎn)34個(gè)，輸出點(diǎn)30個(gè)，充分滿足了設(shè)計(jì)方案所要求的27個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)和28個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)。表3.1拓展模塊型號(hào)表型號(hào)各組輸入點(diǎn)數(shù)各組輸出點(diǎn)數(shù)EM221CN，8輸入DC24V4，4EM221CN，16輸入DC24V4，4，4EM222，4輸入DC24V，5A4點(diǎn)相互獨(dú)立EM222CN，8輸出DC24V4，4EM223CN，4輸入/4輸出DC24V44EM223CN，8輸入/8輸出DC24V4，44，4EM223CN，16輸入/16輸出DC24V8，88，8EM223CN，32輸入/32輸出DC24V16，1616,16圖3.2灌裝機(jī)PLC主機(jī)和拓展模塊型號(hào)選擇圖表3.2PLC主機(jī)及拓展模塊選型表模塊型號(hào)CPU224XPEM223EM223電壓DC24VDC24VDC24V輸入輸出點(diǎn)數(shù)DI14/DO10AIW2/AQW1DI16/DO16DI4/DO43.1.3I/O資源的分配和定義下表是PLC的I/O地址表，由27個(gè)數(shù)字量輸入模塊、28個(gè)數(shù)字量輸出模塊組成、1個(gè)模擬量輸入端口組成，用于氣壓傳感器。在輸入中大量占用輸入模塊的是氣缸的限位開關(guān)。空瓶、廢料以及合格品需要被推上工作轉(zhuǎn)盤，工作轉(zhuǎn)盤上需要有將瓶子推上工位的裝置，實(shí)現(xiàn)這些功能用到的就是雙作用氣缸，而給雙作用氣缸的電磁閥提供信號(hào)的是裝在氣缸兩端的限位開關(guān)，每個(gè)氣缸就有兩個(gè)限位開關(guān)，這就是輸入點(diǎn)位用的比較多的原因?？傮w上來說，輸入點(diǎn)位接入了手自動(dòng)切換按鈕，自動(dòng)開始、急停和暫停按鈕，外加兩個(gè)夾緊氣爪的限位開關(guān)，以及6個(gè)氣缸的限位開關(guān)，加上壓力傳感器模擬量信號(hào)輸入端口。輸出點(diǎn)位，連接了三個(gè)是傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)，和6缸電磁閥，本設(shè)計(jì)共使用6個(gè)氣缸，每個(gè)都有2只對(duì)應(yīng)電磁閥。該輸出點(diǎn)位還連接到7個(gè)指示燈、1個(gè)灌裝指示燈信號(hào)燈和6個(gè)相應(yīng)的報(bào)警故障指示燈。其余兩個(gè)接觸電磁閥電磁閥充氣操作和灌裝操作。表3.3數(shù)字量I/O地址表I/O地址表輸入輸出I0.0手動(dòng)模式Q0.0轉(zhuǎn)盤正轉(zhuǎn)I0.1自動(dòng)模式Q0.1傳動(dòng)帶1正轉(zhuǎn)I0.2自動(dòng)啟動(dòng)Q0.2傳送帶2正轉(zhuǎn)I0.3停止Q0.3傳送帶3正轉(zhuǎn)I0.4急停Q0.4氣缸1推出I0.5手動(dòng)轉(zhuǎn)盤正轉(zhuǎn)Q0.5氣缸1回縮I0.6手動(dòng)皮帶1旋轉(zhuǎn)Q0.62工位氣缸升起I0.7手動(dòng)皮帶2旋轉(zhuǎn)Q0.72工位氣缸回縮I1.0手動(dòng)皮帶3旋轉(zhuǎn)Q1.02工位氣爪夾緊I1.1傳送帶1位置空瓶檢測(cè)Q1.12工位氣爪松開I1.2氣缸1推出到位檢測(cè)Q2.0充氣電磁閥輸出I1.3氣缸1回縮到位檢測(cè)Q2.13工位氣缸推出I1.42工位氣缸升起到位Q2.23工位氣缸回縮I1.52工位氣缸回縮到位Q2.34工位氣缸推出I2.02工位氣爪夾緊到位Q2.44工位氣缸回縮I2.12工位氣爪松開到位Q2.54工位氣爪夾緊I2.23工位氣缸升起到位Q2.64工位氣爪松開I2.33工位氣缸回縮到位Q2.74工位灌裝電磁閥打開I2.44工位氣缸升起到位Q3.04工位灌裝指示燈I2.54工位氣缸回縮到位Q3.15工位下降打瓶蓋I2.65工位氣缸升起到位Q3.26工位氣缸推出I2.75工位氣缸回縮到位Q3.36工位氣缸回縮I3.05工位下降封蓋完成信號(hào)Q3.4工位2報(bào)警指示燈I3.16工位氣缸升起到位Q3.5工位3報(bào)警指示燈I3.26工位氣缸回縮到位Q3.6工位4報(bào)警指示燈I3.3轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)1個(gè)工位的信號(hào)Q3.7工位5報(bào)警指示燈Q4.0工位6報(bào)警指示燈Q4.1傳送帶1報(bào)警指示燈輸入功能AIW0氣密性檢測(cè)的氣壓傳感器3.1.4PLC的外部接線圖圖3.4PLC外部接線圖3.2電動(dòng)機(jī)的選型本設(shè)計(jì)中使用的飲料灌裝機(jī)包括四臺(tái)電機(jī)，一個(gè)用于控制工作轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)，另外三個(gè)應(yīng)該是同一型號(hào)的，用于控制送料、出料不合格的空瓶以及輸送合格品的傳送帶?？刂妻D(zhuǎn)臺(tái)的電機(jī)要求轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速不能過快，因?yàn)榭紤]到工位切換的原因，轉(zhuǎn)速過快，轉(zhuǎn)盤的運(yùn)行誤差會(huì)比較大。所以，工藝調(diào)整時(shí)需結(jié)合實(shí)際情況確定電機(jī)最佳參數(shù)。經(jīng)對(duì)比，最后確定選用機(jī)型Y132M-4轉(zhuǎn)盤電機(jī)。表3.4轉(zhuǎn)盤電機(jī)的型號(hào)參數(shù)第一，控制電機(jī)轉(zhuǎn)速要與轉(zhuǎn)盤電機(jī)速度相近，不然，空瓶輸送過快，會(huì)造成系統(tǒng)出問題。第二，須為低速大扭矩電機(jī)，因?yàn)楦咚龠\(yùn)行時(shí)因摩擦而發(fā)熱較多，易對(duì)電機(jī)造成損傷。若不具備較好的散熱性能，則不能保證它的正常運(yùn)行。為此，本文選用轉(zhuǎn)速1440r/min，機(jī)型Y90S-4傳送帶電機(jī)。表3.5傳送帶電機(jī)的參數(shù)本專題所述電機(jī)均采用星型接法。其特征是：第一，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠；第二，便于安裝和維護(hù)；第三，成本低，質(zhì)量輕，易于推廣應(yīng)用；第四，可以實(shí)現(xiàn)三相供電節(jié)約電能，增加經(jīng)濟(jì)效益；第五，應(yīng)用范圍廣。與380V交流電網(wǎng)相連接的接觸器KM對(duì)其通斷進(jìn)行控制。圖3.5電機(jī)的接線圖3.3氣動(dòng)元件選型3.3.1氣缸的選型本設(shè)計(jì)方案由6個(gè)雙作用氣缸組成，雙作用氣缸兩腔室可單獨(dú)輸出，使得氣缸能夠自由的雙向移動(dòng)。氣缸之間通過連接板連接起來，并在每個(gè)氣缸上設(shè)有一個(gè)可調(diào)節(jié)活塞位置的開關(guān)閥。氣缸1、3、6水平放置，氣缸2、4、5垂直放置。每個(gè)氣缸都有獨(dú)立的控制開關(guān)，在正常工作時(shí)，通過這些開關(guān)就可實(shí)現(xiàn)對(duì)氣缸的不同方向的驅(qū)動(dòng)或關(guān)閉。選擇氣缸實(shí)際上是決定氣缸壓力參數(shù)及缸徑大小。氣缸活塞頭在工作中受到一個(gè)向上的力，這個(gè)力是由氣缸內(nèi)空氣產(chǎn)生的。缸徑推力由缸的尺寸確定。氣缸推力公式：氣缸推力F1=0.25πD2P氣缸拉力公式：F2=0.25π（D2-d2）P該式對(duì)氣缸速度為50~500mm/s。在公式中：D-氣缸活塞直徑（cm），d-氣缸活塞桿的直徑（cm），P-汽缸的工作壓力（kgf/cm2），F(xiàn)1、F2-氣缸的理論推拉力（kgf）。氣缸豎直擺放時(shí)，其向上的推力只能為計(jì)算值的一半。當(dāng)氣缸水平放置的時(shí)候，其水平的推力和計(jì)算值的大小基本是一致的。表3.6缸徑、空氣壓力和推理對(duì)照表目前市面上的灌裝飲料，最小包裝尺寸為200毫升，重約200克，最大包裝尺寸為2.5升，以達(dá)到灌裝要求，臥式油缸可放置在1工位、3工位或6號(hào)工位，缸徑10mm，氣壓0.4MPa。由于水平放置有一定局限性，所以只能使用高度不同的兩個(gè)氣缸。2、4、5水平放置的圓筒要求直徑為10mm、氣壓0.7MPa缸，理論推力為5.5KG，完全符合要求。表3.7氣缸的型號(hào)參數(shù)表型號(hào)品牌缸徑動(dòng)作方式最高使用壓力最低使用壓力CJ2KB10-60SRZ日本SMC10mm雙作用0.7MPa0.06MPa3.3.2氣爪的選型在這個(gè)設(shè)計(jì)中使用了兩個(gè)具有相同功能的氣爪，以?shī)A緊瓶子進(jìn)行隨后的充氣或灌裝操作，因此這兩個(gè)氣爪可以用一樣的。現(xiàn)在市面上常見的瓶裝飲料重量在0.25kg到2.5kg之間，根據(jù)重力公式G=mg，氣爪需要抵抗的重力在幾十牛頓之間，因此氣爪選擇了MHZ2-10D。表3.8氣爪的型號(hào)參數(shù)型號(hào)最大負(fù)荷動(dòng)作方式壓力范圍溫度范圍MHZ2-10D200N雙作用0.15-0.7MPa-10-60℃3.3.3電磁換向閥選型及氣路圖圖3.6氣路設(shè)計(jì)圖3.4傳感器的選型3.4.1光電傳感器該飲料灌裝機(jī)設(shè)計(jì)使用了兩個(gè)光電式傳感器，一個(gè)是探測(cè)空瓶用反射式傳感器，另一個(gè)是檢測(cè)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)位置的對(duì)射式傳感器。在系統(tǒng)開始時(shí)，需要在運(yùn)行空瓶的傳送帶上發(fā)出一個(gè)信號(hào)，使氣缸能夠?qū)⒖掌客频焦ぷ鬓D(zhuǎn)盤上，該信號(hào)由反射式傳感器提供。反射式傳感器采用型號(hào)PM2-LF10。表3.9反射式傳感器的參數(shù)品牌型號(hào)檢測(cè)方式電源電壓使用環(huán)境溫度PanasonicPM2-LF10反射式5-24VDC-10-55℃圖3.7反射式傳感器接線圖對(duì)射式傳感器用于檢測(cè)轉(zhuǎn)盤在一個(gè)循環(huán)中旋轉(zhuǎn)的信號(hào)，將其一部分安裝在送料傳送帶尾部上方，另一部分安裝在每個(gè)工作臺(tái)的邊緣。在工作臺(tái)和送料傳送帶保持一致的情況下，檢測(cè)到所述信號(hào)，以檢測(cè)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)換情況。表3.10對(duì)射式傳感器的參數(shù)品牌型號(hào)檢測(cè)方式電源電壓使用環(huán)境溫度OMRONE3Z-T86對(duì)射式14-24VDC-25-55℃圖3.8對(duì)射式傳感器接線3.4.2氣壓傳感器在氣密性試驗(yàn)過程中，需要使用氣壓傳感器來測(cè)量氣閥充填后瓶子內(nèi)的氣壓。如果空氣壓力不符合要求，那么瓶子就是不合格，如果空氣壓力能夠穩(wěn)定的達(dá)到設(shè)定的壓力，那么瓶子就是合格的。氣壓傳感器選用佳儀精密儀器公司JY-P300G。表3.11氣壓傳感器的參數(shù)型號(hào)工作電壓測(cè)量范圍介質(zhì)溫度使用環(huán)境溫度JY-P300G24VDC-0.1-100MPa-40-300℃-40-85℃圖3.9氣壓傳感器接線圖3.5電磁流量閥的選型在本次灌裝機(jī)的設(shè)計(jì)中，有兩個(gè)地方使用了電磁閥，分別在充氣環(huán)節(jié)二和灌裝環(huán)節(jié)四。流量電磁閥的流量通常以升/分鐘計(jì)算，它與流量閥的口徑成線性關(guān)系。本項(xiàng)目采用二口二位流量控制閥。在工位2充氣的地方，使用來自RehenQigong的2V02508BI流電磁閥。2V表示雙端口、二口二位電磁閥，025表示電磁閥直徑為2.5mm，08表示其接管口徑，B表示其線圈電壓為DC24V，和本項(xiàng)目采用PLC工作電壓一樣，它的線圈可以和PLC相連，DIN表示它的插座式，工位四和它的電磁閥一樣，就每分鐘可用的流量值而言，上述電磁閥也可滿足工作需要。表3.12電磁閥的參數(shù)型號(hào)工作方式流通口徑壓力范圍工作電壓工作介質(zhì)2V02508BDIN直動(dòng)式2.5mm0-1.0MPaDC24V空氣4控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1編程軟件的概述本項(xiàng)目采用西門子S7-200PLC，使用對(duì)應(yīng)西門子公司編程軟件進(jìn)行編程，故采用STEP7編程軟件。這一款西門子公司的編程軟件，一般用于西門子PLC。STEP7編程主要有三種方式：梯形圖編程、語句表編程和順序功能圖。它的功能也比較廣泛，當(dāng)然最基本的功能是編程，此外還有組態(tài)通訊、參數(shù)設(shè)置、監(jiān)控程序、程序診斷等。最后，還有PLC如何與PC機(jī)連接的問題，一般采用PC/MPI適配器，用標(biāo)準(zhǔn)的RS-232C通信電纜把PC機(jī)接到PLC上。4.2控制系統(tǒng)的流程說明這次設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)式飲料灌裝機(jī)的工作臺(tái)上有6個(gè)工作站。有兩種操作方式，自動(dòng)和手動(dòng)運(yùn)行。在自動(dòng)運(yùn)行模式下，按下開始按鈕，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)工位，送料傳送帶移動(dòng)，在氣缸的幫助下將空瓶推到工作臺(tái)，轉(zhuǎn)動(dòng)將空瓶送到工作站2，與此同時(shí)，工位1又被上空瓶子，工位2中空瓶被提起，做了氣密性試驗(yàn)，若不合格，則輸送廢料至工位3，進(jìn)行推送，被廢料輸送帶送出，符合條件的不移動(dòng)，至工位四，空瓶灌裝。灌裝時(shí)抬升工位四，氣爪夾持空瓶充裝，以及閃爍裝載指示燈。當(dāng)瓶子進(jìn)入灌裝位置時(shí)，通過光電感應(yīng)器感應(yīng)是否有瓶子經(jīng)過。灌裝結(jié)束后瓶子被送到5號(hào)工作站執(zhí)行打瓶蓋作業(yè)，封蓋后的成品飲料被送入6號(hào)工位并通過氣缸進(jìn)行推送，由合格品傳送帶運(yùn)送。系統(tǒng)存在有停止和急停設(shè)置。手動(dòng)模式，主要是在出現(xiàn)問題時(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作。在這個(gè)設(shè)計(jì)中有四個(gè)手動(dòng)選項(xiàng)。它是手動(dòng)操作的轉(zhuǎn)盤和手動(dòng)操作的三個(gè)運(yùn)送帶。這兩個(gè)項(xiàng)目都是在一個(gè)生產(chǎn)線中完成的。當(dāng)系統(tǒng)故障時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)需要進(jìn)行清理，然后才能進(jìn)行故障維修。通過手動(dòng)操作轉(zhuǎn)盤，將轉(zhuǎn)盤上的剩余產(chǎn)品送到工作站，便于清洗;通過手動(dòng)操作合格和不合格品的傳送帶，將未完成的破瓶或合格飲料送到相應(yīng)的存放地點(diǎn)。4.3控制流程圖圖4.3.1飲料灌裝機(jī)運(yùn)行動(dòng)作流程圖4.4控制系統(tǒng)PLC程序的開發(fā)4.4.1自動(dòng)運(yùn)行的起保停回路起保?；芈繁粡V泛地應(yīng)用于多種系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行模式之中，它的作用就是讓系統(tǒng)以自動(dòng)運(yùn)行模式不斷地運(yùn)行。圖4.1自動(dòng)運(yùn)行模式起保停程序I0.2為自動(dòng)模式啟動(dòng)按鈕，I0.1為自動(dòng)-手動(dòng)切換按鈕，I0.3為停止按鈕。當(dāng)用戶按下這三個(gè)按鈕時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)工作狀態(tài)，如果用戶按下了其中任何一個(gè)按鈕或兩個(gè)以上的按鈕則會(huì)使該程序退出。系統(tǒng)在自動(dòng)運(yùn)行模式下，I0.1的常開觸點(diǎn)導(dǎo)通，通過按下開始按鈕，I0.2常開觸點(diǎn)導(dǎo)通使自動(dòng)運(yùn)行程序的驅(qū)動(dòng)線圈M4.0通電，自動(dòng)運(yùn)行程序的M4.0驅(qū)動(dòng)線圈關(guān)閉并形成與開始按鈕平行的常開觸點(diǎn)M4.0自鎖。I0.3終止按鈕以斷開自鎖回路的方式運(yùn)行，經(jīng)過一周期的運(yùn)行程序終止。剩下的M觸點(diǎn)是組態(tài)王的對(duì)應(yīng)按鈕。4.4.2系統(tǒng)故障時(shí)所需的急停程序高穩(wěn)定經(jīng)過長(zhǎng)期高強(qiáng)度工作，同樣存在失效問題，或某些人為操作不當(dāng)，亦能造成故障，因此，緊急停止程序勢(shì)在必行。圖4.2急停程序急?；芈窐?gòu)成簡(jiǎn)單高效，按下急停按鈕與I0.4常開觸點(diǎn)導(dǎo)通，自動(dòng)驅(qū)動(dòng)線圈M4.0及隨后的線圈復(fù)位，使整個(gè)系統(tǒng)瞬間停止。4.4.3氣缸的動(dòng)作程序本系統(tǒng)用缸較多，其程序及方法也基本一致，現(xiàn)伸出程序即為一個(gè)例子。I1.1傳送帶I上的對(duì)射式傳感器和帶有伸出電磁閥的氣缸上的Q0.4。送料傳送與送料一起運(yùn)行，當(dāng)傳感器檢測(cè)到瓶子信號(hào)時(shí)，I1.1常開觸點(diǎn)閉合，線圈M4.3繼續(xù)接收電流，相應(yīng)的常開觸點(diǎn)閉合并引導(dǎo)，使氣缸突出的電磁閥繼續(xù)接收電流，將活塞推出并將空瓶推入轉(zhuǎn)盤。圖4.3氣缸的動(dòng)作程序（以氣缸一為例）4.4.4灌裝程序在灌裝機(jī)上，灌裝程序最為基礎(chǔ)，其中，延時(shí)線圈在PLC內(nèi)部對(duì)流量閥進(jìn)行通斷。通過對(duì)延時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行分析，得出影響延時(shí)精度的因素，并提出相應(yīng)的解決方案，從而保證灌裝過程中瓶與瓶口間保持一定間隙的要求。流量平穩(wěn)時(shí)，延時(shí)時(shí)間決定灌裝飲料能力。圖4.4罐裝程序氣爪夾住合格空瓶，灌裝流量閥啟動(dòng)灌裝，充液時(shí)間確定了飲料體積。程序運(yùn)行時(shí)，I2.6為限位開關(guān)，其中，氣爪夾緊，氣爪卡合后，I2.6常開接觸閉合，線圈M6.3持續(xù)收到電流，M6.3常開觸點(diǎn)的持續(xù)閉合，進(jìn)入灌裝流程中。如果要將灌裝過程重新設(shè)定為間歇灌裝，則需要設(shè)置好每次充裝量和充裝后的時(shí)間間隔，然后再按順序進(jìn)行。T39定時(shí)線圈上電，以及流量閥Q2.7上電，開始加注，與此同時(shí)，灌裝指示燈Q3.0閃爍提示。T39延時(shí)時(shí)間來臨時(shí)，T39常開觸點(diǎn)處于閉合狀態(tài)，灌裝繼電器復(fù)位失電后停止灌裝，上升工位氣缸向下運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，通過灌裝電磁閥和灌裝機(jī)上的壓力傳感器可以檢測(cè)出每一瓶子內(nèi)液體量。灌裝后的瓶送至工作站下一步。4.4.5六個(gè)工位各分支動(dòng)作判定程序當(dāng)系統(tǒng)完全運(yùn)行時(shí)，每個(gè)隔間都處于工作狀態(tài)，因此每個(gè)隔間都需要做出判斷。當(dāng)I3.3的常開觸點(diǎn)閉合時(shí)，M4.2線圈繼續(xù)閉合，傳送帶運(yùn)載下一個(gè)空瓶；由于次瓶剔除過程，一個(gè)工作周期內(nèi)，并不是每一個(gè)工位均可使用，因此，有必要對(duì)其中常開觸點(diǎn)代表工位上的電流空位進(jìn)行識(shí)別，另一種表示空位。根據(jù)該信號(hào)來選擇相應(yīng)工位。當(dāng)工位為2，在M8.3常開觸點(diǎn)處于關(guān)閉狀態(tài)，代表工位上有瓶，M6.1在灌裝程序中不斷收到電。圖4.5六個(gè)工位各分支動(dòng)作判定程序4.4.6空瓶氣密性檢測(cè)程序氣密性檢測(cè)程序?yàn)樵摴こ痰暮诵某绦颍淖饔镁褪前褮鈮簜鞲衅鹘o出的模擬量信號(hào)，轉(zhuǎn)換為我們所能觀察到的氣密性檢測(cè)讀數(shù)。圖4.6氣壓檢測(cè)輸出程序AIW0與氣壓傳感器相連，這種傳感器把所探測(cè)的壓力信號(hào)變換成電流信號(hào)。在這個(gè)過程中，我們會(huì)對(duì)采集的電壓信號(hào)做放大處理。再利用DI_R把信號(hào)變換為實(shí)型，然后通過SUB_R減法器，4-20MA的電流信號(hào)與PLC的6400-32000數(shù)字量信號(hào)相匹配，最后，利用DIV_R除法器實(shí)現(xiàn)數(shù)字體積信號(hào)和壓力關(guān)聯(lián)MPA匹配，輸出大氣壓值為MPa，我們能看到瓶子好與壞的差別。氣密性檢測(cè)過程中氣壓數(shù)值，壓力超過0.5以后，氣壓值達(dá)標(biāo)后，空瓶轉(zhuǎn)入灌裝流程；壓力在0.5以下，氣壓不合格品空瓶棄之不用。在實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)，由于沒有準(zhǔn)確掌握產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，致使一些質(zhì)量問題不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并得到有效解決。所以，氣壓的計(jì)算分析是很有必要的，以獲得正確的效果，保證產(chǎn)品質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)的要求。在編制產(chǎn)品技術(shù)文件過程中必須按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法進(jìn)行試驗(yàn)并得到準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。評(píng)審的具體方法詳見附錄網(wǎng)絡(luò)12。4.4.7各工位的傳遞判斷程序本項(xiàng)目設(shè)計(jì)為旋轉(zhuǎn)式飲料灌裝機(jī)，必然涉及轉(zhuǎn)盤工位的傳遞和轉(zhuǎn)換。前一個(gè)工位中的瓶子情況提供了是否需要工位的動(dòng)作指示。圖4.7各工位傳遞判斷部分程序由于存在不合標(biāo)準(zhǔn)的次品剔除工序，可能必須對(duì)工位的傳遞情況做出判斷。上述程序是工位傳遞的判斷程序。以工位4為例，當(dāng)M4.1關(guān)閉和轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，開啟觸點(diǎn)I3.3得電關(guān)閉，在4號(hào)工位可供使用的情況下，開啟接觸點(diǎn)M8.3得電關(guān)閉，工位可利用時(shí)，M8.4連續(xù)得電。5監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)5.1組態(tài)軟件的概述本畢業(yè)設(shè)計(jì)所用組態(tài)軟件為北京亞控公司推出的商用組態(tài)軟件——組態(tài)王6.53,在我國(guó)裝機(jī)量約10萬臺(tái)，應(yīng)用范圍廣泛，涉及冶金、機(jī)械制造、化工等等自動(dòng)生產(chǎn)為主要的生產(chǎn)方式的行業(yè)中。組態(tài)王的發(fā)展時(shí)間不長(zhǎng)，但是發(fā)展速度比較快，實(shí)力也比較強(qiáng)。5.2數(shù)據(jù)庫(kù)的建立如下圖中數(shù)據(jù)詞典，就是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)飲料灌裝機(jī)的。圖5.1組態(tài)王數(shù)據(jù)詞典參數(shù)表1圖5.2組態(tài)王數(shù)據(jù)詞典參數(shù)表2圖5.3組態(tài)王數(shù)據(jù)詞典參數(shù)表35.3系統(tǒng)封面的組態(tài)設(shè)計(jì)創(chuàng)建組態(tài)首頁(yè)使整個(gè)組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)顯得更逼真和全面。畫面底部是一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)入按鈕，通過一個(gè)簡(jiǎn)單的語言命令“showpicture”運(yùn)行，按下系統(tǒng)按鈕后，屏幕從歡迎頁(yè)面進(jìn)入組態(tài)工作的主屏幕。圖5.4組態(tài)封面界面5.4系統(tǒng)主界面的組態(tài)設(shè)計(jì)圖5.5組態(tài)灌裝主界面5.4.1灌裝環(huán)節(jié)的組態(tài)設(shè)計(jì)在整個(gè)飲料灌裝機(jī)中，灌裝環(huán)節(jié)處于核心地位。轉(zhuǎn)盤的工作位4是灌裝。在這個(gè)部分的組態(tài)畫面中，有一個(gè)垂直放置的氣缸，作為從工作位3通過的合格空瓶頂起。然后頂起被一個(gè)氣爪夾住，在灌裝過程中依靠氣爪將空瓶固定在合適的位置，最重要的是灌裝管，當(dāng)氣爪夾住空瓶時(shí)，灌裝管就會(huì)灌裝液體。垂直氣缸動(dòng)畫制作主要是利用位置和大小的變化，在這個(gè)欄目中選擇垂直移動(dòng)，并與數(shù)據(jù)詞典中準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行連接。氣缸動(dòng)畫效果可以在運(yùn)行時(shí)實(shí)現(xiàn)。灌裝閥的動(dòng)畫效果是根據(jù)流動(dòng)的影響來設(shè)置的，當(dāng)組態(tài)軟件運(yùn)行時(shí)，你會(huì)看到灌裝閥的動(dòng)畫效果。氣爪是用組合圖形繪制的，因此，動(dòng)畫設(shè)置僅要求水平移動(dòng)三角形，用作夾具，在運(yùn)行時(shí)可以看到氣爪夾緊空瓶的效果。對(duì)于灌裝指示燈的動(dòng)畫，只需添加它們?cè)跀?shù)據(jù)詞典中閃爍的條件。5.4.2推送氣缸及傳送帶組態(tài)設(shè)計(jì)在配置的組態(tài)主界面上有三個(gè)傳送帶和三個(gè)用于推料的氣缸。傳送帶1用于在系統(tǒng)啟動(dòng)和運(yùn)行后運(yùn)輸空瓶，而氣缸1負(fù)責(zé)將空瓶子從送料傳送帶推入工作轉(zhuǎn)盤。傳送帶2是用來傳送不合格瓶子的.傳送帶2與位于工位3的推送氣缸2合作，負(fù)責(zé)傳送在工位2檢測(cè)到的不合格瓶子到廢料傳送帶。傳送帶3是將合格的飲料送到下一個(gè)包裝環(huán)節(jié)，氣缸3負(fù)責(zé)將工作臺(tái)的合格產(chǎn)品推出轉(zhuǎn)盤，推到合格的傳送帶。三套推送氣缸和傳送帶的動(dòng)畫設(shè)置基本相同。傳送帶動(dòng)畫是在流體動(dòng)畫效果中設(shè)置的，所以在運(yùn)行時(shí)，屏幕會(huì)顯示傳送帶填充顏色的變化，給人一種傳送帶運(yùn)動(dòng)的視覺效果。水平推缸的動(dòng)畫效果主要是根據(jù)位置和尺寸的改變，以設(shè)定水平推缸動(dòng)作效果，由水平推缸移動(dòng)，僅在氣缸工作的情況下，就能在視覺效果上觀察到氣缸活塞橫向伸出。動(dòng)畫中改變瓶子位置的設(shè)定要比上面提到的復(fù)雜一點(diǎn)，要求暗含、橫向運(yùn)動(dòng)。這個(gè)方法會(huì)使瓶子看起來更小一些，而且能夠減少用戶的操作時(shí)間。通過采用隱含移動(dòng)和水平移動(dòng)，瓶?jī)?nèi)液體高度可調(diào)節(jié)至一個(gè)合適。如果你想把瓶子從傳送帶中取出或者放入瓶中時(shí)，就必須使瓶子處于垂直方向。在系統(tǒng)工作過程中，瓶子不是一直都有的，因此，要用暗含動(dòng)畫效果，無需展示時(shí)處于隱形狀態(tài)，需要活動(dòng)時(shí)在屏幕上，通過水平動(dòng)畫設(shè)置將其移動(dòng)到傳送帶。5.4.3系統(tǒng)操作盤的組態(tài)設(shè)計(jì)有九個(gè)按鈕和一個(gè)顯示界面。它可以用于顯示系統(tǒng)是手動(dòng)還是自動(dòng)運(yùn)行界面運(yùn)行。九個(gè)按鈕用于手動(dòng)/自動(dòng)模式，啟動(dòng)和停止按鈕用于自動(dòng)運(yùn)行，以及系統(tǒng)為安全起見必須有的急停按鈕按鈕。其余四個(gè)點(diǎn)動(dòng)按鈕用于手動(dòng)運(yùn)行、工作轉(zhuǎn)盤，以及三個(gè)傳送帶，用于在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)清理瓶子。按鈕通過命令語言設(shè)置工作狀態(tài)，當(dāng)它按下時(shí)，信號(hào)為1，當(dāng)它被提上來時(shí)，信號(hào)為0。5.5報(bào)警界面的組態(tài)設(shè)計(jì)報(bào)警界面采用六個(gè)報(bào)警指示燈設(shè)計(jì)，即2-6個(gè)工位報(bào)警指示燈和1號(hào)傳送帶的報(bào)警指示燈。當(dāng)送料傳送帶發(fā)生故障時(shí)，傳送帶1環(huán)節(jié)的報(bào)警指示燈會(huì)點(diǎn)亮，這時(shí)按下急停的按鈕，從而停止系統(tǒng)的運(yùn)行，避免長(zhǎng)時(shí)間的工作盤閑置和空瓶浪費(fèi)。當(dāng)轉(zhuǎn)盤工位二失效后，不能完成對(duì)瓶子氣密性的檢測(cè)。通過對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線上的設(shè)備及工藝分析，發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)問題就是在氣爪夾瓶的過程中存在水平移動(dòng)的情況。這也許是因?yàn)榇怪睔飧撞惶嵘?，這樣會(huì)造成不正確灌裝動(dòng)作和妨礙系統(tǒng)。水平氣缸在運(yùn)行中發(fā)生問題時(shí)，會(huì)造成瓶身底部與瓶蓋接觸部位漏氣。還有一種情況，就是夾緊氣爪出了問題，造成充氣不充分或者氣壓檢測(cè)結(jié)果不盡合理等，造成系統(tǒng)無法正常運(yùn)行，甚至卡死，還有可能充氣閥失效或者氣壓傳感器受損，造成不能檢測(cè)氣密性，對(duì)原氣密測(cè)試流程產(chǎn)生擾動(dòng)，嚴(yán)重地影響生產(chǎn)效率及系統(tǒng)穩(wěn)定性。工位三失效后，不合格品氣缸無法推送，造成次品在轉(zhuǎn)盤內(nèi)持續(xù)工作，導(dǎo)致產(chǎn)品罐裝時(shí)飲料撒漏，造成大量次品的產(chǎn)生，并可能對(duì)灌裝設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)造成不可逆轉(zhuǎn)的損壞。當(dāng)工位四發(fā)生故障時(shí)，無法精確地進(jìn)行灌裝操作，導(dǎo)致出現(xiàn)不合標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，造成浪費(fèi)；在嚴(yán)重的情況下，飲料的溢出損壞了灌裝機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，對(duì)灌裝機(jī)本身造成了巨大的不可逆轉(zhuǎn)的危害。工位五發(fā)生故障時(shí)，打瓶蓋工序不能正常工作，生產(chǎn)的飲料沒有完成封蓋操作，造成大量不合格產(chǎn)品，浪費(fèi)了生產(chǎn)原料。當(dāng)工位六故障時(shí)，合格品推出氣缸不能工作，合格品不能推出，導(dǎo)致合格品通過灌裝工作轉(zhuǎn)盤重復(fù)轉(zhuǎn)移，無法生產(chǎn)合格飲料，干擾系統(tǒng)的正常運(yùn)行；嚴(yán)重時(shí)，瓶裝飲料卡在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上或溢出，損壞灌裝設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)。圖5.6報(bào)警指示界面5.6灌裝日志表的組態(tài)設(shè)計(jì)灌裝日志表的設(shè)計(jì)目的是在組態(tài)畫面創(chuàng)建一個(gè)表格，收集每天灌裝系統(tǒng)生產(chǎn)的灌裝飲料的數(shù)量，并將其并排歷史記錄，以供未來的數(shù)據(jù)分析之用。圖5.7灌裝日志表界面5.7報(bào)警日志表的組態(tài)設(shè)計(jì)報(bào)警日志表接口主要用于記錄系統(tǒng)的故障信息，通過該表，我們可以對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)情況有一個(gè)清晰的了解。圖5.8報(bào)警日志表界面5.8產(chǎn)量歷史曲線的組態(tài)設(shè)計(jì)圖5.9產(chǎn)量歷史曲線界面產(chǎn)量歷史曲線較好地體現(xiàn)了灌裝機(jī)實(shí)際產(chǎn)能，記錄每一天充裝合格產(chǎn)品情況，以及產(chǎn)生實(shí)時(shí)曲線。在生產(chǎn)過程中，由于各種原因可能會(huì)造成產(chǎn)量不準(zhǔn)確或波動(dòng)過大的情況，通過對(duì)這些問題進(jìn)行分析和總結(jié)，找出解決方法。產(chǎn)量用曲線表示，產(chǎn)量可一目了然，直觀明了。曲線比較日產(chǎn)量的差異是很容易的，這些數(shù)據(jù)將是系統(tǒng)產(chǎn)能調(diào)整的重要依據(jù)。

6系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)試6.1通信連接在聯(lián)機(jī)調(diào)試時(shí)，PC機(jī)PC/MPI適配器適配器和標(biāo)準(zhǔn)RS-232C通信電纜與S7-200的PLC進(jìn)行通信。在PC機(jī)和PLC成功通信后，打開PLC編程軟件STEP7，看看PLC連接到哪個(gè)USB接口。試驗(yàn)所用PLC經(jīng)USB2接口與PC機(jī)相連。見圖6.1：圖6.1PLC與PC機(jī)聯(lián)機(jī)端口查詢打開組態(tài)王，在設(shè)備列中查找com設(shè)置，為西門子S7-200選擇PLC，利用它的USB接口把它的地址設(shè)成com2，為了使PLC與組態(tài)王之間能順利地進(jìn)行通訊。圖6.2組態(tài)王與PLC通訊連接設(shè)置1圖6.3組態(tài)王與PLC通訊連接設(shè)置26.2運(yùn)行成果展示6.2.1登錄界面介紹圖6.4歡迎進(jìn)入畫面系統(tǒng)登錄界面為系統(tǒng)封面，配置運(yùn)行后，先顯示該界面。用戶在該接口函數(shù)下點(diǎn)選“菜單”，即可打開相應(yīng)窗口進(jìn)行操作。點(diǎn)擊“進(jìn)入系統(tǒng)”按鈕，可以進(jìn)入主工作界面。6.2.2主工作界面功能效果主工作界面功能效果其實(shí)就是組態(tài)王畫面中一套灌裝流程的展示。送料工位作用，由送料氣缸推送至轉(zhuǎn)盤工作位，進(jìn)入灌裝流程。氣密性檢測(cè)效果，不管空瓶氣密性檢測(cè)結(jié)果怎樣，都會(huì)有提示信息的。若空瓶氣密性檢測(cè)不合格，空瓶將由3號(hào)工位內(nèi)的氣缸推出，通過傳送帶運(yùn)輸?shù)綇U料存放區(qū)。若空瓶的氣密性檢測(cè)合格，下一步灌裝操作將在工位4進(jìn)行。灌裝效果，工作臺(tái)底部氣缸將空瓶抬起，氣爪夾住瓶口，打開流量閥，進(jìn)行灌裝時(shí)，灌裝指示燈亮，組態(tài)畫面上顯示提液動(dòng)畫，說明灌裝效果。不合格產(chǎn)品質(zhì)量及氣密性檢驗(yàn)不合格的空瓶由3號(hào)工位的氣缸推出，使用廢品運(yùn)輸傳送帶，送至廢料存放區(qū)。打瓶蓋效果，5號(hào)工位有垂直放置的打瓶蓋氣缸，4號(hào)工位合格品再通過工位5時(shí)，垂直氣缸伸出，進(jìn)行打瓶蓋飲料操作。合格品產(chǎn)出效果，工位6的氣缸將灌裝完成的飲料推上合格品運(yùn)輸傳送帶，送往合格品存放地。圖6.5不合格瓶被推出效果圖圖6.5呈現(xiàn)的是不合格品被推上廢料運(yùn)輸氣缸的畫面。圖6.6罐裝過程效果圖圖6.6呈現(xiàn)的是工位4合格空瓶正在進(jìn)行灌裝的畫面。6.2.3報(bào)警界面效果圖6.7傳送帶1故障警報(bào)指示傳送帶1停止工作時(shí)，傳送帶1的報(bào)警指示燈會(huì)亮起，提醒操作人員注意灌裝工作轉(zhuǎn)盤可能處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，造成浪費(fèi)，需要及時(shí)斷電。工位2出現(xiàn)故障，其中一個(gè)原因可能是工位2氣缸及氣爪出現(xiàn)了問題，另外一個(gè)原因則可能是缺乏氣壓和充氣電磁閥的操作有問題，這兩個(gè)原因都可能導(dǎo)致系統(tǒng)失速。此時(shí)，工位2的報(bào)警指示燈會(huì)點(diǎn)亮，提示操作人員氣密性環(huán)節(jié)失