饮料罐装生产流水线的PLC控制文档格式.docx

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西门子S7-300系列PLC在模块控制、高速计数和计算方面的功能较强，实现比较方便。

因此本系统选用了S7-300型号的PLC进行控制，既满足了控制系统所需的I/O点数，又满足了被控对象的控制要求。

采用PLC控制饮料灌装生产线，实现了饮料生产线的自动化、智能化。

对劳动生产率的提高，饮料质量和产量的提高具有深远的意义。

关键词S7-300可编程序控制器（PLC）/自动化/智能化

BeveragecansproductionlineofthePLCcontrol

Abstract

Withthecomputerandnetworkcommunicationtechnology,business-to-productionprocessautomationandinformationandcommunicationputforwardhigherrequirements.Beverageproductionlinemorecomplexproductionprocessesarealsonumerous.Onedrinkisabeveragefillingproductionline'

smostimportantproductionareas.

ControlsystemmainlybyasinglePLC,ACasynchronousmotor,tank,multiplefillingstatedetectionsensor,faultalarmbuzzer,theoutputstatisticsdisplayssoon.Onemotorisusedtocontrolthedeliveryofbeveragebottlesconveyorbeltparts.

Thecontrolsystemhastwocharacteristics:

First,inputandoutputdevicesaremore;

secondisrequiredinordertoachievecontrolislogiccontrol,modulecontrol,andcomputingstatisticalfunctions.

SiemensS7-300seriesPLCinthemodulecontrol,high-speedcountingandcomputingfunctionsofastrongerandachievemoreconvenient.Therefore,thissystemadoptstheS7-300typeofPLCcontrol,notonlythecontrolsystemtomeettherequiredI/Opoints,butalsotomeetthecontrolrequirementsofthecontrolledobject.

UseofPLCcontrolbeveragefillingproductionline,toachievethesoftdrinkproductionlineautomationandintelligence.Onlaborproductivitygains,improvebeveragequalityandyieldfar-reachingsignificance.

KEYWORDSS7-300PLC，Automation，Intelligence

1.绪论

1.1饮料灌装生产流水线的概述

1.1.1饮料灌装生产线的发展

近年来，饮料工业发展迅猛，碳酸饮料、果汁饮料、蔬菜汁饮料、含乳饮料、瓶装饮用水、茶饮料等品种不断丰富，产量上的飘红，使得对设备市场的需求也呈牛市。

国外灌装与封口设备向高速发展世界灌装机向高速、多用、高精度方向发展，目前部分灌装生产线已可以在玻璃瓶与塑料容器（聚酯瓶）、碳酸饮料与非碳酸饮料、热灌装与冷灌装等不同要求和环境下作用。

目前碳酸饮料灌装机灌装速度最高已达2000罐／分，德国H＆K公司灌装机的灌装阀多达165头，SEN公司144头，Krones公司178头，灌装机直径大至5米，灌装精度0．5ml以下。

　　非碳酸饮料灌装机灌装阀50～100头，灌装速度最高达1500罐／分，灌装机料槽转速20～25转／分，速度提高1倍。

可以进行茶饮料、咖啡饮料、豆乳和果汁饮料等多种饮料的热灌装，国外热灌装饮料封口后不再进行二次杀菌。

　　碳酸饮料常温灌装已酝酿20多年，常温碳酸化可以降低饮料成本，有利环保。

非碳酸饮料充氮系统采用加压方式或液氮滴入方式向铝罐或PET瓶内灌注液氮惰性气体，可以保护内容物，减少营养素的损失。

　　目前PET瓶装茶饮料通常采用热灌装方法，为了降低灌装温度，提高茶饮料风味，确保产品卫生安全，已开发PET树脂成型使用130℃蒸汽杀菌和特殊灌装头灌装的简便式无菌包装机，同时正在开发冰咖啡等低酸性饮料两片薄壁罐的无菌包装技术，以实现薄壁罐的无菌包装。

　　国内灌装生产线全方位发展我国饮料灌装设备基本是在引进设备和技术的基础上发展起来的，八十年代，引进各种饮料灌装生产线300多条，包括啤酒灌装线达500多条。

1.1.2生产流水线的概念

生产流水线是生产型企业最常用的制造产品的形式，它是由一群人或机器人在一个接一个的完成一项半成品或成品的加工及检验和包装，由于是有些采用行走的输送带承载被加工的物品，因此被称为流水线生产。

1.1.3生产流水线的形式及特点

（1）板链式装配流水线

特点：

承载的产品比较重，和生产线同步运行，可以实现产品的爬坡；

生产的节拍不是很快；

以链板面作为承载，可以实现产品的平稳输送。

（2）滚筒式流水线

承载的产品类型广泛，所受限制少；

与阻挡器配合使用，可以实现产品的连续、节拍运行以及积放的功能；

采用顶升平移装置，可以实现产品的离线返修或检测而不影响整个流水线的运行。

（3）皮带式流水线

承载的产品比较轻，形状限制少；

和生产线同步运行，可以实现产品的爬坡转向；

以皮带作为载体和输送，可以实现产品的平稳输送，噪音小；

可以实现轻型物料或产品较长距离的输送。

（4）差速输送流水线

差速输送流水线采用倍速链牵引，工装板可以自由传送，采用阻挡器定位使工件自由运动或停止，工件在两端可以自动顶升，横移过渡。

还可以在线可设旋转、专机、检测设备、机械手等。

1.2饮料灌装生产流水线模型

饮料灌装自动化生产线示意图如图1-1所示。

生产线由瓶子传送带和灌装液罐组成，传送带由电动机驱动，可以正转和反转。

电动机正转时，传送的瓶子依次通过空瓶、灌装、满瓶和终端4个工位。

自动化生产线的控制台可以用普通的控制面板实现，也可以用HMI（人机界面）设备实现。

控制面板如图1-2所示。

控制面板上有启动/停止按钮、急停按钮、下位/上位选择开关、手动/自动选择开关、正反转点动按钮、故障复位按钮、计数清零按钮及各种指示灯等。

图1-2控制面板模型

欲完成以上的控制动作，需要通过可编程控制器来对生产线的控制。

1.3报告设计大纲

2.饮料灌装生产流水线的PLC控制要求和内容及硬件设计

2.1PLC基础

可编程控制器是工业自动化的基础平台。

在工业现场中用于对大量的数字量和模拟量进行控制，例如电磁阀的开闭，电动机的启停、温度、压力、流量的设定，产品的计数与控制等。

2.1.1可编程控制器的产生和定义

可编程控制器的缩写为PLC（ProgramableLogicalController），是将计算机技术、自动化技术和通信技术融为一体，专为工业环境下应用而设计的控制设备。

20世纪60年代，生产过程及各种设备的控制主要是继电器控制系统。

继电器控制简单、实用，但存在着明显的缺点：

设备体积大，可靠性差，动作速度慢，功能少，难以实现较复杂的控制特别是由于它是靠硬连线逻辑构成的系统，接线复杂，一旦动作顺序或生产工艺发生变化时，就必须进行重新设计、布线、装配和调试，所以通用性和灵活性较差。

生产上迫切需要一种使用方便灵活、性能完善、工作可靠的新一代生产过程自动控制系统。

1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电器控制装置的要求，第二年美国数宇公司研制出了第一代可编程序控制器，它具有逻辑运算、定时、计数等顺序等功能。

20世纪80年代后，由于计算机技术的迅猛的发展，PLC采用通用微处理器为核心，具有了函数运算、高速计数、中断技术、PID控制等功能，称为PC（ProgramableController）即可编程控制器。

但由于PC（PersonalComputer）已成为个人计算机的代名词，为了不与之混淆，人们习惯上仍将可编程控制器称为PLC。

经过短短的几十年发展，可编程控制器已经成为自动化技术的三大支柱（PLC、机器人和CAD/CAM）之一。

1982年，国际电工委员会（IEC）制定了PLC的标准，在1987年12月颁布的第三稿中，对可编程控制器的定义是：

“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。

它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

”

2.1.2可编程控制器的特点

（1）可靠性高，抗干扰能力强

微机虽然具有很强的功能，单抗干扰能力差，工业现场的电磁干扰、电源波动、机械振动、温度和湿度的变化等都可以使一般通用微机不能正常工作。

而PLC是专为工业环境应用而设计的，故对于可能受到的电磁干扰、高低温及电源波动等影响，已在PLC硬件及软件的设计上采用了措施。

如在硬件方面采用了电和磁的屏蔽，对I/O接口采用了光电隔离，对电源及I/O接口线采用了多种滤波等。

而在软件方面采用了故障检测、诊断、信息保护和恢复等手段，一旦发生异常，CPU立即采取有效措施，防止故障扩大，使PLC的可靠性大大提高。

（2）机构简单，应用灵活

PLC在硬件结构上采用模块化积木式结构，各种输入输出信号模块、通信模块及一些特殊功能模块品种齐全。

针对不同的控制对象，可以方便、灵活地组合成不同要求的控制系统。

硬件接线简单，一般不需要很多配套的外围设备。

（3）编程方便，易于使用

PLC采用了与继电器控制电路有许多相似之处的梯形图作为主要的编程语言，程序形象直观，指令简单易学，编程步骤和方法容易理解和掌握，不需要具备专门的计算机知识，只要具有一定的电工和工艺知识的人员都可以在短时间内学会。

（4）功能完善，适用性强

PLC具有对数字量和模拟量很强的处理功能，如逻辑运算、算术运算、特殊函数运算等。

PLC具有常用的控制功能，如PID闭环回路控制、中断控制等。

PLC可以扩展特殊功能，如高速计数、电子凸轮控制、伺服电动机定位、多轴运动插补控制等。

PLC可以组成多