基于PLC自動灌裝機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

顏安　郭貴華　劉丹妮

摘要：機(jī)械化加工企業(yè)為了提高生產(chǎn)效率和市場競爭力，采用了機(jī)械化流水線作業(yè)的生產(chǎn)方式，對不同的產(chǎn)品分別組成了自動流水線。本文通過三菱PLC控制變頻器的多段速調(diào)速，實(shí)現(xiàn)對灌裝桶裝礦泉水傳送帶速度的自動控制，使其與灌裝機(jī)的速度相匹配，提高工業(yè)生產(chǎn)的效率。

關(guān)鍵詞：灌裝機(jī);PLC;變頻器

1、引言

近年來，越來越多的PET塑料用作液體食品包裝領(lǐng)域的包裝材料，這極大地?cái)U(kuò)展了其在包裝領(lǐng)域的使用范圍。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，中高速熱灌裝機(jī)技術(shù)將逐漸成熟，越來越多的飲料生產(chǎn)商將擁有更加穩(wěn)定，更加先進(jìn)，可靠的自動灌裝設(shè)備，從而給公司帶來越來越多的利潤[1]。

2、全自動灌裝生產(chǎn)線原理

基于桶裝礦泉水的特性，本設(shè)計(jì)采用在大氣壓下填充的灌裝方法。大氣壓下填充原理是在大氣壓力下，由于液體本身有一定的重量，因此適用于流動性非常好的液體或揮發(fā)性較小的液體，如生活中常見的牛奶、白酒等液體[2]。

3、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

3.1生產(chǎn)線整體控制框圖

由圖1所知，PLC根據(jù)空桶的情況來判斷和選擇多級速度控制，使輸送機(jī)速度與灌裝機(jī)的灌裝速度匹配。光檢測開關(guān)直接用于準(zhǔn)確檢測空桶的輸送速度。不同的運(yùn)輸速度通?？梢灾苯訉?yīng)變頻器的不同速度?？删幊炭刂破鬏敵龆俗涌刂谱冾l器多段速控制端，以實(shí)現(xiàn)對速度的控制，從而實(shí)現(xiàn)與灌裝速度匹配。

3.2 控制系統(tǒng)的原理圖

由圖2所知，采用三菱PLC作為主控制器，該系統(tǒng)主要有10個(gè)輸入信號，它們分別是啟動按鈕、停止按鈕、自動切換按鈕、手動切換按鈕、頻率輸入信號端，變頻器突發(fā)信號端。啟動按鈕將啟動整個(gè)速度控制系統(tǒng)，使系統(tǒng)進(jìn)入到工作狀態(tài)。停止按鈕主要用于中斷其速度和控制系統(tǒng)。電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度由自動切換按鈕自動切換控制，也可通過手動按鈕對其速度進(jìn)行相應(yīng)的控制。將Y0，Y1和Y2設(shè)置為多段速控制頻率，以控制中低頻率的整體運(yùn)行以及低速，中速和高速電動機(jī)的整體運(yùn)行。Y3用于警告電動機(jī)速度過高，Y4用于警告電動機(jī)速度過低。Y5用于在變頻器發(fā)生故障時(shí)斷電。Y6主要用于電動機(jī)的正向運(yùn)轉(zhuǎn)和快速旋轉(zhuǎn)。

3.3 變頻器控制原理圖

由圖3所知，Y0，Y1和Y2設(shè)置為多段速控制頻率，在變頻器內(nèi)容設(shè)置相應(yīng)低中高速，從而驅(qū)動電機(jī)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)速度變化，調(diào)整皮帶速度與生產(chǎn)線速度一致。

3.4程序設(shè)計(jì)過程

本文采用GX Works 2編程工具軟件。它支持PLC梯形圖、指令表、SFC、ST及其結(jié)構(gòu)化的PLC梯形圖來學(xué)習(xí)編程語言和字符，也集成了GX模擬器程序中高仿真應(yīng)用軟件。它還具有程序文本編輯、相關(guān)參數(shù)值設(shè)置、網(wǎng)絡(luò)設(shè)置、監(jiān)控、高仿真調(diào)試、在線修改等功能，適用對象適用為FX系列和Q系列，最終的數(shù)據(jù)可以在PLC人機(jī)界面和運(yùn)動執(zhí)行器之間進(jìn)行共享[3]。

4、結(jié)語

本文通過三菱FX2N-32MR型PLC和變頻器控制電動機(jī)的速度，電動機(jī)從而驅(qū)動傳送皮帶，將傳送電機(jī)的傳送速度與灌裝機(jī)的灌裝速度進(jìn)行配合，從而實(shí)現(xiàn)灌裝工作，大大提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]段許嘉，林杰夫.PLC在飲料灌裝機(jī)的應(yīng)用[J].飲料工業(yè)，2014，03：59-62.

[2]代衛(wèi)東.飲料設(shè)備工程中實(shí)施監(jiān)理的重點(diǎn)和管理技術(shù)[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015（17）：80-80.

[3]廖常初.PLC編程及應(yīng)用第4版[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.