PLC技術(shù)下灌裝生產(chǎn)線的電氣控制研究

鄧小楚

(湖北職業(yè)技術(shù)學(xué)院,湖北 孝感 432000)

PLC技術(shù)下灌裝生產(chǎn)線的電氣控制研究

鄧小楚

(湖北職業(yè)技術(shù)學(xué)院,湖北 孝感 432000)

為了提高生產(chǎn)效率,進一步保障產(chǎn)品質(zhì)量,越來越多的企業(yè)引進了自動化灌裝生產(chǎn)線,這是現(xiàn)代社會生產(chǎn)走向自動化、機械化的具體體現(xiàn)。在市場競爭愈演愈烈的情況下,引進高精度、自動化的灌裝生產(chǎn)線,不僅有效降低了人力操作的工作量,更是提高企業(yè)競爭力的一條有效途徑。文章從灌裝生產(chǎn)線的控制要求出發(fā),探討基于PLC技術(shù)的灌裝生產(chǎn)線的電氣控制。

PLC；灌裝；生產(chǎn)線；電氣控制

全球經(jīng)濟的多元化發(fā)展,無論是國內(nèi)市場還是國際市場,競爭都非常激烈,企業(yè)要做大做強,要實現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展,就必須開拓創(chuàng)新,積極引進新技術(shù)、新設(shè)備,進一步提高生產(chǎn)效率,保證產(chǎn)品質(zhì)量,提高自身的綜合實力。對于機械加工企業(yè)而言,機械化、自動化生產(chǎn)線的引進和應(yīng)用,取代了原有的晶體管邏輯控制系統(tǒng),不僅自動化程度高,而且性能優(yōu)越,精度高,可控性好,是現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)的必需。集成電路和微處理器的發(fā)展和應(yīng)用,一種可編程邏輯控制器(簡稱PLC)應(yīng)運而生,并在工業(yè)、機械領(lǐng)域的自動化控制場合率先加以應(yīng)用,這也是工業(yè)自動控制生產(chǎn)線的發(fā)展趨勢。在市場競爭日益激烈的經(jīng)濟形勢下,企業(yè)引進并應(yīng)用具有高精度的自動化控制生產(chǎn)線,是提高市場競爭力的必要手段。

1 灌裝生產(chǎn)線的控制要求和控制方法

1.1 控制要求

(1)操作模式設(shè)置為自動化操作,打開開關(guān)選擇“自動”,驅(qū)動電機運轉(zhuǎn),驅(qū)動傳送帶運行,當(dāng)傳感器檢測到瓶子到達指定位置呈停止?fàn)顟B(tài)時,傳送帶停止運行或者是停止開關(guān)啟動,傳送帶停止運行。瓶子注滿液體后,系統(tǒng)自動啟動電機,電機再次發(fā)生驅(qū)動作用,直到到達另一個停止?fàn)顟B(tài)后再次停止,此動作循環(huán)進行。

(2)系統(tǒng)上設(shè)置定位開關(guān),當(dāng)瓶子到達指定位置時,傳送帶運行暫停,灌裝設(shè)備隨后開始進行灌裝工作,在5S內(nèi)灌裝完畢。在此期間如果發(fā)生異常或者錯誤,系統(tǒng)會以聲光的模式發(fā)出報警信號。

(3)設(shè)置有兩個傳感器和加法器，用于對瓶子的狀態(tài)進行檢測,同時對已注滿的瓶子和空瓶子的數(shù)量分別加以記錄,計數(shù)從系統(tǒng)運行開始,一般100萬瓶為一個量程。

(4)系統(tǒng)復(fù)位和數(shù)據(jù)清零采取手動的方式,以防止自動清零造成的數(shù)據(jù)丟失或者系統(tǒng)誤操作。

1.2 各個環(huán)節(jié)的電氣控制

(1)計數(shù)：設(shè)置計數(shù)器裝置,對瓶子數(shù)量進行計算并記錄,將計數(shù)器連接PLC,通過觸摸屏控制對計數(shù)量程進行設(shè)置和顯示。

(2)灌裝：生產(chǎn)線上設(shè)置有前、后兩個擋瓶閥。前擋瓶閥檢測到空瓶經(jīng)過,會發(fā)生自動擋瓶動作,同時后擋瓶閥也啟動擋瓶動作,灌裝設(shè)備開始進行灌注操作。灌裝口由電磁閥和流量計對其加以控制以保證灌注量動作的準(zhǔn)確和灌裝量的一致性。電磁閥和流量計都由PLC來進行控制。

(3)壓蓋：在壓蓋機上配置有專門的傳感器,用以對瓶子是否到位進行檢測,當(dāng)瓶子到達指定位置時,PLC發(fā)出指令控制壓蓋機發(fā)生壓蓋動作。壓蓋完畢后擋瓶閥收起,傳送帶傳送瓶子至下一個工序點位。

(4)貼標(biāo)：生產(chǎn)線上裝置有專門的貼標(biāo)機,對傳送帶傳遞過來的瓶子進行自動感應(yīng),當(dāng)瓶子到達定位點時,貼標(biāo)機啟動貼標(biāo)動作完成對瓶子的自動貼標(biāo)。

(5)噴碼：生產(chǎn)線上自動噴碼機能感應(yīng)到瓶子進行自動噴碼操作。

在整個灌裝生產(chǎn)線上,通過伺服系統(tǒng)來對電機的運行和停止進行控制,以此來保證整個灌裝過程中瓶子的運動精度。灌裝生產(chǎn)線采用觸摸屏式的人機交換系統(tǒng)進行控制,當(dāng)生產(chǎn)線的運行發(fā)生異?；蛘吖收蠒r,系統(tǒng)會自動發(fā)出報警信號。

2 電氣控制電路設(shè)計

圖1為整個灌裝生產(chǎn)線電氣控制的原理圖：

圖1 電氣控制原理

從圖1中可以看出,此電路圖中設(shè)置有五個斷路器,通過斷路器引入三相電源,并起到短路保護的作用。另外設(shè)置有三個熱繼電器,對電機起到保護作用,防止過載對電機的損壞。

本文研究的電氣控制系統(tǒng)設(shè)置兩種操作模式,即自動和手動。在自動模式下,啟動系統(tǒng)后,電機自動啟動運行驅(qū)動傳送帶的運行工作,直至停止開關(guān)啟動則電機停止運行。或者當(dāng)傳感器檢測到生產(chǎn)線上有瓶子發(fā)生停止處于灌裝狀態(tài),則傳送帶停止運行,瓶子灌注完畢后傳送帶自動恢復(fù)運行,直到受到下一個停止信號前,以此循環(huán)。在手動操作模式下,由開關(guān)控制系統(tǒng),開啟開關(guān),系統(tǒng)啟動,瓶子到達灌注位置,系統(tǒng)停止。松開啟動開關(guān),按下灌注開關(guān),則開啟灌注動作,同時計時器開始工作,對灌注的時間進行控制,到達時間后灌注停止。在此按下系統(tǒng)啟動開關(guān),系統(tǒng)開啟運行模式。

系統(tǒng)設(shè)有報警裝置,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障或者有異常情況會向PLC發(fā)出故障信號,PLC啟動報警程序由報警裝置以聲光的形式發(fā)出報警信號。

3 PLC設(shè)計

3.1 PLC的選擇

世界上有幾大知名的PLC生產(chǎn)廠家,如西門子、OMRON等,本文通過研究對比,最終選擇日本三菱公司生產(chǎn)的三菱FX2N系列PLC。此系列機型的優(yōu)勢在于通信功能強大,執(zhí)行速度快,兼容性好,能夠匹配多款不同的電源,更能對個性需要功能模塊予以滿足,靈活性更高,控制力更好。

3.2 PLC外部接線

本文研究的PLC外部接線線路圖如圖2所示：

圖2 PLC外部接線線路

4 結(jié) 論

基于PLC的灌裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)是融合了自動控制、機械、傳感技術(shù)等多學(xué)科、多項技術(shù)的綜合性系統(tǒng),它涉及范圍廣泛,性能優(yōu)越,具有一定的復(fù)雜性。PLC灌裝生產(chǎn)線包括工藝流程的設(shè)計、生產(chǎn)設(shè)備的配置、計量控制儀器儀表的選擇、控制指令的設(shè)計、控制程序的設(shè)計、PLC軟件的配置和硬件的配置等,技術(shù)含量高,對相關(guān)的配置都有一定的標(biāo)準(zhǔn)要求,滿足現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)一體化控制的要求。PLC灌裝生產(chǎn)線的應(yīng)用,對于企業(yè)提高生產(chǎn)效率,保證生產(chǎn)質(zhì)量,降低工人勞動強度,提升企業(yè)綜合實力都具有重要的推動作用,也是現(xiàn)代工業(yè)加工領(lǐng)域發(fā)展的主流方向。

[1]蔣曉峰,施偉鋒,劉以建,等.基于觸摸屏和PLC的船舶電站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].電力自動化設(shè)備,2013,31(1)：122-125.

[2]蘇禮,趙不賄.基于伺服電機與PLC自動控制的深孔鉆設(shè)計[J].工具技術(shù),2012(10)：52-54.

[3]王雪潔,婁瑩.變頻調(diào)速系統(tǒng)和PLC在龍門刨床上的應(yīng)用[J].組合機床與自動化加工技術(shù),2013(2)：17-18.

[4]張宏林.PLC應(yīng)用開發(fā)技術(shù)與工程實踐[M].北京：人民郵電出版社，2015：249-272.

[5]蔣煥新.GWZ型食用油灌裝機的PLC控制[J].包裝工程,2015,27(6)：194-195.

10.13939/j.cnki.zgsc.2016.49.072

鄧小楚(1980—),男,湖北武漢人,碩士研究生,湖北職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師。研究方向：電氣控制技術(shù)。