PLC的啤酒生产线剔除器自动控制系统设计.docx

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PLC的啤酒生产线剔除器自动控制系统设计

济城学院

毕业设计

题目基于PLC的啤酒生产线剔除器

自动控制系统设计

专业机械设计制造及其自动化

班级班

学生

学号201306

指导教师吕魏

二〇一五年四月二十五日

摘要

随着啤酒消费量的增长，生产啤酒的速度也因此而加速。

在啤酒生产线整个过程中有多个单元，有冲洗、灌装、封盖等。

在如此高速的生产环境中，人工灯光检验空瓶质量的速度很难跟上去，并且当人工劳累时会出现漏检、错捡等情况，因此研制出符合验瓶要求的机器至关重要。

本文针对啤酒生产线进行了啤酒瓶剔除器的设计，内容主要分为以下几个方面：

首先，介绍出剔除器的硬件组成结构，将其组成和工作原理进行设计。

计算出剔除器的输入输出点数，选择出合适型号的PLC。

在剔除系统中将光电传感器、旋转编码器和电磁阀的型号进行了选择。

然后将剔除器的软件流程图进行了设计。

最后，对系统设置了防干扰措施。

设计出的系统可将不符合要求的瓶子剔除出去，让合格的瓶子进入到灌装过程。

本系统经检验符合期望的要求，可推广使用。

关键词：

剔除器；PLC；光电传感器

ABSTRACT

Asthegrowthofthebeerconsumption,thusacceleratethespeedoftheproductionofbeer.Inthewholeprocessofbeerproductionlinewithmultipleunits,suchaswashing,fillingandcapping.Insuchahighspeedproductionenvironment,artificiallightinginspectionemptybottlemassvelocityisdifficulttofollowup,andwhentheartificialtiredwhenaleak,wrongtopickup,etc.,thusdevelopedtomeettherequirementsoftestbottlemachineisveryimportant.

Basedonbeerproductionlineofbeerbottleseliminatingdesign,maincontentisdividedintothefollowingseveralaspects:

first,introducethehardwarestructureofexcluding,itscompositionandworkingprincipleofthedesign.Calculateoutofinputandoutputpoints,choosetherighttypeofPLC.Photoelectricsensors,rotaryencoderineliminatingsystemandselectionmodelofsolenoidvalve.Thenoutofflowchartofsoftwaredesign.Finally,thesystemsetstheantijammingmeasures.

Designofthesystemcannotmeettherequirementsthebottle,letqualifiedintothebottlefillingprocess.Thissystemaccordwiththerequirementofexpectationsafterinspection,canpromotetheuse.

Keywords：

Excludingdevice；PLC；Photoelectricsensor

目录

摘要I

ABSTRACTII

1前言1

1.1啤酒生产线剔除器概述1

1.2啤酒生产线剔除器的国内外发展及研究意义1

2啤酒生产线剔除器原理分析2

2.1啤酒生产线剔除器的工作原理2

2.2啤酒生产线剔除器工作的流程3

3剔除器的硬件结构4

3.1剔除器的结构概述4

3.2基本组成结构5

3.3电气控制6

3.4控制单元设计的原则及要求6

3.5控制单元硬件选型7

3.5.1电气控制PLC7

3.5.2传感器选型9

3.5.3旋转编码器选型10

3.5.4电磁阀选型11

4剔除器的软件设计11

4.1进瓶检测介绍及结构设计11

4.2进瓶单元软件流程图设计12

5抗干扰措施12

5.1软件抗干扰13

5.2硬件抗干扰13

6结论14

参考文献15

致谢16

附录17

1前言

1.1啤酒生产线剔除器概述

有需求就有创造，目前啤酒产量日益上升，在高速的生产线上，用人工灯光验瓶的速度难以提高效率，由此生产出符合验瓶质量的机器油然而生，国外率先进行了研制，目前已经成熟，经实践啤酒生产线剔除器能够完全代替人工，并且验瓶的质量符合要求，由此啤酒生产线剔除器逐渐发展起来。

啤酒生产线剔除器是啤酒生产线中得关键组成部分，它是一种集各种知识于一体的高科技产品，可以检测出生产线上不合格的瓶子并自动将其剔除。

啤酒生产线剔除器可以对不同的瓶型进行检测，主要是通过显示屏里面的设置将参数设置成所测瓶子的参数即可。

在输送带上有可调节皮带通道的宽度的设置，然后再配上探测光电管传感器组件就可以对瓶型进行检测。

参数的设定至关重要，因此在设置参数时要非常的重视，准确的设定是非常关键的。

在啤酒生产线中剔除器它有专门的计时器可以对不合格的瓶子进行计数，快速的计算出剔除率。

当系统出现故障的时候，在显示屏上会有专门的故障提示，并且外部会有相应的指示灯闪烁，可以通知操作者第一时间发现并且第一时间的知故障原由并且处理。

在目前来讲，啤酒生产线剔除器某些功能还有待于提高，对一些有大面积形状图案的瓶子难以对这些检测。

[6]

随着企业生产产品数量的不断提高，也促使着这方面机械智能化的发展，传统的人工检测瓶也逐渐的被替带，啤酒生产线剔除器的出现使得产品的质量和数量都有所提高。

1.2啤酒生产线剔除器的国内外发展及研究意义

就目前来说，剔除器的发展在国外是较为完善的。

在美国某公司很早就研制出空瓶检测系统并且投入工厂中进行使用。

在很快的时间内就遍及了各个工厂中。

在国外有多家有名的工厂研制出了属于自己的机型，这些工厂包括德国克朗斯、德国海富等等。

他们所生产的设备都采用了机器视觉的原理，将光、机、电合理的结合到了一起，大都采用的直线式的传动结构形式。

此技术的设计是复杂精巧的，就目前来说，我国还没有生产出完全符合要求的机型来，有实力的企业都是用的国外的设备。

由于价格方面由此限制了中小企业的使用。

我国目前的研制水平在总体上落后于国外，虽然是已经有一些成型的产品，但是不符合企业家们的要求，在功能完善、检测速度、检测精度等各方面都还有待于提高，一些科研机构对空瓶的研究也进行了努力，但是突破性不大，一些关键的核心技术还需要引进。

目前国家和企业对产品质量的保证非常的重视，由于人民生活水平的提高，啤酒的产量也是逐年的增加，人工检测啤酒瓶质量的速度已跟不上机械运转的速度，为了提高生产速度，企业家们不得不引进国外的先进设备，但是引进先进设备费用高后期的维护费用也高，只有一些有经济实力的大企业有能力引进此设备，而国内的中小啤酒厂因无法承担高额的费用而无法引进。

因此，空瓶检测设备在国内中小企业的应用较少。

由于中国的中小企业数量庞大，因此研制出属于中国人自己的啤酒生产线剔除器至关重要，将节省几亿的引进国外设备的费用。

终上所述，我们在这里进行研究了啤酒生产线剔除器的剔除部分的设计开发。

2啤酒生产线剔除器原理分析

2.1啤酒生产线剔除器的工作原理

目前国内中需要安装剔除器设备的工厂，都安装了一般带有高度检测、瓶底瓶身检测和瓶口密封面检测较常见功能的设备。

1、高度检测

高度检测瓶子主要用高度探测光电传感器组件来进行探测,当传感组件检测到瓶子的信息后会与内存中标准数据进行对比，当瓶子不合格时，机器会根据程序的要求让剔除器进行次瓶的剔除（图2.l）为高度检测示意图。

图2.1高度检测示意图

2、瓶身和瓶底检测

瓶子通过触发光电管传感器组件检测到瓶子的相关信息,传感器会将信号传给处理器进行模型对比，将不合格瓶子进行记录并且将处理结果传给剔除装置进行剔除。

（图2.2）为瓶身检测示意图和（图2.3）瓶底检测示意图。

图2.2瓶身检测示意图图2.3瓶底检测示意图

3、剔除装置

瓶子在经每个单元后都会将不符合要求的次瓶剔除出去，当出现不合格瓶子信息时会被记录下并传送到控制单元，控制单元会将信息进行处理与标准数据进行对比，确定准确后会控制剔除系统将其剔除。

2.2啤酒生产线剔除器工作的流程

该机主要有进瓶检测、瓶口瓶壁检测等各单元，由传动装置、速差传送装置、光电传感检测装置、推瓶装置、分瓶装置和计算机等组成。

此机器的工作流程是：

瓶子经过洗瓶机后，由输送带传输来到该机器，在该设备中第一个经过的是进瓶检测单元，此单元由安装在合适位置的光电传感和封盖检测结构组成，当瓶子运动过来后，各检测器件都开始启动，记录下与系统设定值所不一样的瓶子，当计算机得到某个瓶子的信息后，判断此瓶是否合格，如合格继续前进，前往下一个单元接受检测，如不合格，计算机将通知推瓶器，把不合格的次瓶推送到另一条传送带上面收集起来。

入前检测单元主要检测空瓶是否是高瓶、低瓶和带有金属盖的不合格瓶；当瓶子来到此处时有不符合要求时会触发相应的光电传感器将信号传给处理器，处理器将信号处理后传给剔除装置，将不符合要求的瓶子推送到另一条传送带。

下图为剔除器大体结构示意图：

图2.5剔除器大体结构示意图

3剔除器的硬件结构

3.1剔除器的结构概述

剔除器是啤酒生产线剔除器中的执行部分，它需要作出实质性的动作将不合格产品剔除出去。

在这个系统中，要设计出能接收信号并执行信号去完成剔除动作的装置。

该装置能够准确的按指令要求将通过的不合格瓶子剔除出去或送入另一个传送带。

击出器的功能方框图如下：

图3.1击出器功能方框图

控制器主要负责接收来自通信接口的指令，控制驱动部件去动作。

驱动气缸主要是提供驱动部件的能量。

气源通过气压调节设备提供所需压力的气体。

控制器通过控制电磁阀的开关来控制气流的导通方向，从而驱动气缸的往复运动，完成击出动作。

气压的调节和控制器改变电磁阀的开关让驱动部件运动，由此来适应不同的生产要求。

当一个物体从一个位置直接推出传送带时，考虑到在传送速度不变的条件下，首先气缸的运行的速度要足够的快，行程要长，这样物体就会一次性的被推出传送带，但是这样的话物体就会不稳定，如果物体太高的话就会被推倒，如果这样的话对气缸和电磁阀的要求也会很高。

因此，在这里击出物体时采用了在连续的多个位置进行剔除，将需要被剔除的物体逐渐的推出传送带。

这样的方法保证了高的物体被推出时具有稳定的特点，并且对气缸以及电磁阀的要求也降低。

如此，本设计可以适应在稳定性要求较高的场合，尤其是一些高的容易倒的物体，或者是要求生产中不可晃动的物体。

3.2基本组成结构

击出器的结构设计如图3.2，由于驱动气缸是多个且都是一样的，在这里谨画出三个气缸和一个调压阀来进