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1、工 程 学 院毕业设计（论文） 机械与电气工程 学院 机械电子工程 专业毕业设计(论文)题目 基于PLC控制的液体罐装机系统（西门子） 学 生 姓 名 班 级 11级机 学 号 201 指 导 教 师 完 成 日 期 20 年 06 月 01 日基于PLC控制的液体罐装机系统（西门子）Liquid filling Machine Control system based on PLC 总计 毕业设计（论文） 41 页 表 格 2 个插 图 22 幅摘要在目前工业自动化程度要求越来越高的环境下，对灌装食品的安全要求越来越高，为使灌装出的食品整齐、美观并且具有良好的包装质量，要求灌装机具有精确的动
2、作、定位精度及较高的生产率和一定的柔性，因此对灌装机的控制要求是越来越高。传统的继电器已经不能满足现代生产的要求了。所以研制高效、经济且有一定柔性的新型灌装机械是非常迫切的。本文利用PLC的功能和特点设计出了一款饮料灌装生产流水线控制系统。主要用了西门子S7-200PLC，传感器，继电器等。采用 PLC 是用了它的自动控制能力好的特点，这样可以在生产过程中无需有人控制。设计了以 S7-200系列 PLC 为基础的灌装机控制系统，硬件设计包括控制系统的硬件配置、输入输出点分配、计数显示和PLC外部接线图的绘制；软件设计包括梯形图、语句表设计和控制系统流程图的绘制。 关键词：工业控制 PLC I/
3、O端口分配表 灌装机ABSTRACT Are increasingly demanding in the current industrial automation environment, safety requirements for filling food more and more high, in order to make filling out of food and tidy, beautiful and has a good packing quality, request the filler has accurate action, positioning accura
4、cy and higher productivity and a flexible, therefore to the control requirement of the filling machine is more and more high. The traditional relay already cannot satisfy the requirement of modern production. So efficient, economic, and a flexible new type filling machine is very urgent. The functio
5、ns and characteristics based on PLC has devised a beverage filling production line control system. Mainly using the Siemens S7-200 PLC, sensor, relay, etc. PLC is to use the automatic control ability good characteristics of it, so that we can in the process of production control without someone. Was
6、 designed based on the S7-200 series PLC of the filler control system, the hardware design including the hardware configuration of the control system, input and output point distribution, counting PLC external wiring diagram and the drawing of display; Software design including the ladder diagram, t
7、he statement table design drawing and flow chart of control system. Keywords: Industrial control; PLC; I/O port allocation table; Filling machine;目录摘要IABSTRACTII第一章 引言11.1论文研究的背景和意义11.2液体灌装技术在国内外的研究现状1第二章 灌装机控制系统总体介绍32.1灌装机的主要类型32.1.1旋转型灌装机32.1.2直线型灌装机42.2灌装的基本方法介绍42.3灌装机以及灌装方式的确定52.3.1灌装机的确定52.3.2灌
8、装方式的确定5第三章 灌装机PLC系统介绍73.1设计内容73.2 PLC的组成和工作原理73.3 PLC的特点及应用93.4 系统可靠性设计11第四章 灌装机PLC控制系统设计134.1 PLC的选型134.2控制流程图154.3程序梯形图编制16第五章 灌装机PLC控制系统组态设计255.1组态软件的选择255.1.1西门子PLC与组态软件的通讯方式255.2组态画面的设计28结语30参考文献31附录32第一章 引言1.1论文研究的背景和意义由于经济的迅速增长，包装品的市场份额要求也越来越大，这样就意味着不管是在技术层面还是在制造方面上都需要打破一个新的局面。包装机械与国外先进技术相比，我
9、国灌装生产在设计及加工制造水平等方面均存在较大差距。在设计方面上，我国灌装机的一些关键零部件还处于仿制阶段，特别是高速灌装的设计能力与国外先进技术存在较大差距。在加工制造方面，国内灌装设备制造企业可生产整套灌装线设备，基本能满足需求，但产品规格不齐全，灌装速度主要集中在中、低两个层次，而且自动化水平和控制水平低、先进技术应用较少。设备质量在稳定性和灌装精确性等方面与国外进口设备相比还存在一定距离。主要表现在:灌装机生产企业规模小，且一部分企业的技术和生产线仍不先进，有一部分通过引进国外技术或产品的改进。如何使PLC在灌装机中实现控制功能，在相关的研究文献报道中用PLC对灌装机进行控制的研究并不
10、多见，以至于人们难以根据它的具体情况，正确选择参数进行系统控制，也就难于满足提高质量和效率，降低成本的要求，自动控制技术、电力电子技术、检测技术和信息技术不断发展。液体灌装机构自动化水平也需要越来越高。提高自动化的水平不仅可以提高效率、产品的质量，同时也能保证工人的人身安全。为了提高产品的质量，缩短生产周期，顺应产品迅速更新换代的要求，产品生产正在向缩短生产周期，降低成本，提高生产资料等方向发展。综上所述，在本着节约资金、降低成本，提高生产效率，保障人身安全的情况下对灌装设备进行自动化设计。本课题是对灌装、计数，二合一体的液体灌装机进行控制系统研究和设计，这样，可以使得技术改型后的灌装机械设备
11、提高灌装机械设备的稳定性和精确度，能够实现灌装的自动化生产和科学化管理。1.2液体灌装技术在国内外的研究现状灌装机控制系统作为灌装机的核心，国外灌装机发展日趋成熟，而我国灌装机设计及制造水平、设备性能与国外相比存在较大差距，多年来国内灌装机制造企业仍然主要依靠引进国外设备再在国内加以仿制，或消化吸收国外先进技术，从而开发国内灌装设备。从产品结构看，我国灌装机与国外灌装机产品质量差距表现在产品性能低，稳定性和可靠性差，外观造型不美观。国外灌装机电气元件选用较为优良。国内灌装机选用的元器件中较多质量差，寿命短，可靠性低，从而整体产品的质量也受到影响；国产灌装机机械性能较为落后，大多速度慢、稳定性差
12、、灌装精度低；另外设备表面的加工工艺存在较大差别，且造价不同。从产品开发看，国内产品基本还停留在仿制阶段，缺少研发基地，科研经费投入不到销售额的1%，而国外高达10%。在国外，如美国，日本，德国，英国和意大利的液体灌装制造水平很高，液体灌装技术趋于完善。其主要表现为生产的高速化，设备的多功能化，控制的智能化,设备结构合理化等。其产品也呈现出如下几个方面的发展新动向:高效，稳定更具有灵活性，机器装配的弹性好。包装机器的主要特点是智能化，而机器设备的稳定性和可靠性也是重要指标。该设备规范是由包装工业技术蓬勃发展的欧美国家指定，为确保可行性，制定出相应的指标及准则。现在国内的该类设备大多是计量式，有
13、着低速，低精度等缺点。本文主要是设计灌装、自动检测装罐，计数的灌装机，其目的是低成本，且高效率，高精度。通过检测灌装瓶实现自动灌装，这将使得灌装效率大大提高。液体灌装机按灌装原理可分为常压灌装机、灌装机和真空压力灌装机。以啤酒灌装为例，压盖压力较高的填充方法比常压下的充液，储存的钢瓶压力要比瓶的压力，啤酒瓶的压力要大好多。国内外技术实现灌装线基本上是：回转酒缸的旋转运动，放在酒钢槽的空瓶通过机械将被固定在E上酒钢真空阀门的开启，关闭好处理真空瓶，拍砖干运行，打开瓶子灌装CO2气体，阀真空凸轮打开真空值。有，瓶子将空气与二氧化碳气体混合，打开阀门再次，二氧化碳气体瓶灌装，灌装阀上的压力阀在瓶内接
14、近背压气体压力在操作恩九叶瓶壁进入瓶内，通过气动或电气控制灌装阀实现啤酒灌装。当今国际先进的啤酒灌装、压盖机的控制系统主要由光电开关位置检测部分、走瓶，酒钢高速的一部分，由PLC控制、触摸屏等部件。灌装机、机械结构的密封和可编程控制装置、变频无级调速、人机界面等现代我和全自动控制技术，是机电一体化的结合。第二章 灌装机控制系统总体介绍液体灌装机主要用于洗液、护理液、口服液、消毒液、洗眼液、营养液、酒水、注射液、农药、医药、香水、食用油、润滑油及特殊行业的液体灌装。2.1灌装机的主要类型按灌装瓶的主要运动形式分类：旋转型（图2.1）、直线型（图2.2）2.1.1旋转型灌装机 （b）图（a）图图2
15、.1旋转型灌装机 旋转灌装机如图2.1（b）图，待灌瓶由传送系统（一般经洗瓶机由输送带输入）或人工送入灌装机进瓶机构，瓶子由灌装机转盘带动绕主立轴旋转运动进行连续灌装，转动近一周时瓶压盖机进行压盖，其灌装过程的俯视图图2.1（a）图。这种灌装机在食品、饮料行业应用最广泛，如汽水、果汁、啤酒、牛奶的灌装，此机主要由流体输送（即供料系统）、容器输送（即供瓶系统）、灌装阀、大转盘、传动系统、机体、自控等部分所组成，其中灌装阀是保证灌装机能否正常工作的关键。2.1.2直线型灌装机包装容器或灌装瓶由一个工位直线式间接运动到另一个工位，并在间歇时完成灌装的机器称为直线型灌装机。该机沿着平直的直线运动，并在停歇时进行成排灌装，如图
