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      基于三菱PLC的自動(dòng)化多功能灌裝系統(tǒng)的流水線設(shè)計(jì)

      發(fā)布時(shí)間:2020-07-27 15:00:53 |來(lái)源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

      1. 引 言

      近年來(lái),隨著人們的消費(fèi)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(duì)于灌裝飲料的需求量增加,促使設(shè)備快速更新?lián)Q代,灌裝生產(chǎn)線設(shè)備應(yīng)運(yùn)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(dòng)力。此外,灌裝生產(chǎn)系統(tǒng)的研究能促進(jìn)我國(guó)灌裝生產(chǎn)線快速發(fā)展,使一體化流水線設(shè)備技術(shù)不斷得到改革與創(chuàng)新,進(jìn)一步提高了灌裝工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

      本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要采用電氣自動(dòng)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌輸包裝,利用三菱PLC為核心來(lái)提前設(shè)定好所需要的灌輸時(shí)間、包裝密封時(shí)間和裝運(yùn)時(shí)間,剩余工作通過(guò)本產(chǎn)品

      的自動(dòng)灌輸系統(tǒng)來(lái)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(cè)系統(tǒng)、密封包裝系統(tǒng)、裝運(yùn)系統(tǒng)和動(dòng)裝置構(gòu)成。多功能自動(dòng)灌裝系統(tǒng)是以PLC控制電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)灌裝加工裝置,其制動(dòng)過(guò)程利用了典型的梯形圖控制。PLC控制的多功能自動(dòng)灌輸系統(tǒng)具簡(jiǎn)單、精度高、抗干擾性強(qiáng)的特點(diǎn),能在工作環(huán)境較惡劣的場(chǎng)合進(jìn)行工作,一體化流程,并且具有故障檢測(cè)和運(yùn)行指示燈功能,可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在。本文主要針對(duì)飲料加工設(shè)計(jì)了三菱FX2N-32M系列PLCI/O分配和外部接線圖,并按其實(shí)際工作過(guò)程及工藝要求進(jìn)行模擬仿真運(yùn)行,運(yùn)行結(jié)果與實(shí)際生產(chǎn)要求相同。

      1. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制功能的分析
        1. 多功能一體化自動(dòng)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(duì)飲料等灌輸可以實(shí)現(xiàn)灌裝、包裝密封及裝運(yùn)的自動(dòng)一體化,其工作的主要流程為:?jiǎn)?dòng)。按“啟動(dòng)”按鈕,工作指示燈(綠燈)亮,傳送帶工作。
        1. 空瓶檢測(cè)。當(dāng)傳送帶上的空瓶經(jīng)過(guò)空瓶檢測(cè)傳感器X1時(shí),空瓶計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)并顯示,當(dāng)達(dá)到一定數(shù)值時(shí)(根據(jù)需求自己設(shè)定,本設(shè)計(jì)用99999999來(lái)演示),報(bào)警提示燈Y11亮起。
        2. 灌裝設(shè)備工作。當(dāng)傳送帶上的空瓶運(yùn)輸經(jīng)過(guò)空瓶定位檢測(cè)傳感器時(shí),灌輸設(shè)備檢測(cè)到空瓶后1 s后開(kāi)始進(jìn)行灌輸工作,灌輸5 s后,傳送帶將灌輸好的運(yùn)往下一步驟(根據(jù)實(shí)際需求時(shí)間來(lái)自行設(shè)定,本設(shè)計(jì)采用5 s),在灌輸工作期間設(shè)置了提示燈Y10以0.5 s的頻率閃爍,并且傳送帶Y1停止運(yùn)行。
        3. 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)主要采用了壓力式質(zhì)量感應(yīng)來(lái)檢測(cè)灌輸后的與要求標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品,當(dāng)經(jīng)過(guò)X6標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)感應(yīng)器時(shí),若質(zhì)量大于等于要求標(biāo)準(zhǔn),則灌輸成功,隨傳送帶繼續(xù)傳送;若質(zhì)量小于要求標(biāo)準(zhǔn),則觸發(fā)Y3 推動(dòng)裝置,將其推送到次品區(qū)。整個(gè)過(guò)程運(yùn)行時(shí)Y6指示燈會(huì)亮起。
        1. 滿瓶檢測(cè)。當(dāng)傳送帶上灌輸后的產(chǎn)品經(jīng)過(guò)滿瓶檢測(cè)傳感器X0時(shí),滿瓶計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)并顯示,當(dāng)達(dá)到一定數(shù)值 時(shí)(根據(jù)需求自己設(shè)定,本設(shè)計(jì)用99999999來(lái)演示),會(huì)自動(dòng)停止傳送帶的運(yùn)行并且熄滅空瓶超量時(shí)的報(bào)警燈Y11。6)密封包裝設(shè)備。當(dāng)傳送帶上的瓶子經(jīng)過(guò)X7包裝檢測(cè)時(shí),包裝密封設(shè)備工作,工作5 s后繼續(xù)下一個(gè)環(huán)節(jié),工作期間傳送帶停止運(yùn)行,且指示燈Y12亮,工作燈熄滅。
        2. 機(jī)械擋板設(shè)備。機(jī)械擋板最前端兩塊板子分別以軸承為中心旋轉(zhuǎn),將末端傳送帶上的成品歸入箱內(nèi),當(dāng)瓶子經(jīng)過(guò)X30末端檢測(cè)時(shí),觸發(fā)Y5擋板旋轉(zhuǎn),將成品歸入箱內(nèi)。在其工作過(guò)程中,指示燈Y13發(fā)光,結(jié)束后熄滅。
        3. 裝運(yùn)裝置。擋板將成品歸入箱內(nèi)后,當(dāng)堆積數(shù)到一定數(shù)值進(jìn)而觸發(fā)到滿箱檢測(cè)X31時(shí),觸發(fā)裝運(yùn)系統(tǒng)啟動(dòng),Y14指示燈將箱內(nèi)成品通過(guò)機(jī)械臂送到車上或其他儲(chǔ)物地點(diǎn)。裝運(yùn)結(jié)束繼續(xù)循環(huán)以上步驟。
      1. I/O口分配與PLC應(yīng)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(diǎn)輸入/16點(diǎn)繼電器輸出。

        1. I/O口的確定分配

      PLC?順序功能圖設(shè)計(jì)圖

       

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

      1. PLC梯形圖設(shè)計(jì)及控制程序
        1. PLC 順序功能圖設(shè)計(jì)如圖2)
        2. 流水線簡(jiǎn)圖

      流水線的主俯視圖如圖3、圖4 所示。

        1. 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(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí),傳送帶開(kāi)始工作,空瓶供給到傳送帶上,空瓶在傳送帶上將會(huì)先經(jīng)過(guò)空瓶感應(yīng)檢測(cè)這時(shí)會(huì)觸發(fā)空瓶計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)并顯示當(dāng)前空瓶數(shù);然后經(jīng)過(guò)空瓶定位檢測(cè) 1  s后,灌輸設(shè)備開(kāi)始工作,工作時(shí)間根據(jù)實(shí)際需求來(lái)定。當(dāng)灌輸后的瓶子在傳送帶上經(jīng)過(guò)質(zhì)量感應(yīng)檢測(cè)時(shí),若滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)將繼續(xù)隨傳送帶傳送到下一環(huán)節(jié)(若小于標(biāo)準(zhǔn),則觸發(fā)推動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行滿瓶檢測(cè),并計(jì)數(shù)顯示,傳送帶繼續(xù)工作,當(dāng)經(jīng)過(guò)包裝密封感應(yīng)檢測(cè)時(shí),觸發(fā)包裝密封設(shè)備工作,將半成品加工為成品,最后當(dāng)飲料或水的成品運(yùn)行到傳送帶末端時(shí)經(jīng)過(guò)末端感應(yīng)檢測(cè)時(shí),觸發(fā)機(jī)械擋板運(yùn)行,將傳送帶上的灌裝成品通過(guò)旋轉(zhuǎn)來(lái)推入箱內(nèi),當(dāng)箱內(nèi)達(dá)到滿箱檢測(cè)時(shí), 傳送帶停止工作,裝運(yùn)系統(tǒng)啟動(dòng),下面的機(jī)械臂將箱內(nèi)的成品送入車上等儲(chǔ)物區(qū)域。在灌輸、推動(dòng)、包裝密封和裝運(yùn)過(guò)程中,傳送帶停止工作,直到完成當(dāng)下的步驟環(huán)節(jié)方可繼續(xù)工作??掌坑?jì)數(shù)器和手動(dòng)計(jì)數(shù)器可以手動(dòng)復(fù)位,并且在每個(gè)工作環(huán)節(jié)中,都會(huì)有相應(yīng)的工作指示燈提示。

       

      流水線的主俯視圖和外部接線圖

       

       

      1. 模擬仿真
      1. 點(diǎn)擊啟動(dòng)開(kāi)關(guān)X25,傳送帶啟動(dòng),指示燈Y0亮。
      2. 達(dá)到空瓶檢測(cè)傳感器,計(jì)數(shù)器計(jì)1,傳送帶繼續(xù)運(yùn)行。
      3. 到達(dá)灌輸定位X5,灌輸設(shè)備Y2開(kāi)始工作5  s,示燈Y10亮,如圖5所示。

      模擬仿真圖

       

      圖5   模擬仿真圖

      1. 灌輸后,若未達(dá)到質(zhì)量要求則觸發(fā)X6,傳送帶停,推出裝置Y3及其指示燈Y7亮,到達(dá)推出裝置極點(diǎn)X32 復(fù)

      位到S20。

      模擬仿真圖

       

      圖6  模擬仿真圖

       

       

      9)任何工作狀態(tài)在按下X24后全部復(fù)位,可手動(dòng)對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行復(fù)位X17。

      1. 結(jié) 語(yǔ)

      該多功能自動(dòng)灌輸流水線是基于PLC的自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),本文講述的是此系統(tǒng)基本的設(shè)計(jì)思路和功能實(shí)現(xiàn)方法。在理論上論證了該系統(tǒng)實(shí)施的可行性,同時(shí)也在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了模擬調(diào)試,根據(jù)最后的模擬仿真,最終得出結(jié)果是自動(dòng)灌輸系統(tǒng)可以按照預(yù)設(shè)的控制要求穩(wěn)定運(yùn)行。

      本灌輸流水線系統(tǒng)適用于中小型工廠企業(yè),可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)一體化集成,在實(shí)現(xiàn)高效率的前提下,既大大減少了勞動(dòng)力,也保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的灌輸、檢測(cè)、包裝、密封、裝運(yùn)等功能。目前我國(guó)正處于流水線自動(dòng)化的進(jìn)步期間,本次的多功能自動(dòng)灌輸將對(duì)自動(dòng)與一體化的生產(chǎn)線的發(fā)展起到促進(jìn)作用PLC的應(yīng)用前景也很廣泛,利用兩者的結(jié)合應(yīng)用可以使我國(guó)流水生產(chǎn)線進(jìn)一步發(fā)展。

       

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