基于PLC自動灌裝機控制系統(tǒng)的設計

顏安　郭貴華　劉丹妮

摘要：機械化加工企業(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，使其與灌裝機的速度相匹配，提高工業(yè)生產(chǎn)的效率。

關(guān)鍵詞：灌裝機;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，這極大地擴展了其在包裝領(lǐng)域的使用范圍。隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，中高速熱灌裝機技術(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，可靠的自動灌裝設備，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，本設計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)設計方案

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，使輸送機速度與灌裝機的灌裝速度匹配。光檢測開關(guān)直接用于準確檢測空桶的輸送速度。不同的運輸速度通常可以直接對應變頻器的不同速度。可編程控制器輸出端子控制變頻器多段速控制端，以實現(xiàn)對速度的控制，從而實現(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速度控制系統(tǒng)，使系統(tǒng)進入到工作狀態(tài)。停止按鈕主要用于中斷其速度和控制系統(tǒng)。電動機運轉(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行相應的控制。將Y0，Y1和Y2設置為多段速控制頻率，以控制中低頻率的整體運行以及低速，中速和高速電動機的整體運行。Y3用于警告電動機速度過高，Y4用于警告電動機速度過低。Y5用于在變頻器發(fā)生故障時斷電。Y6主要用于電動機的正向運轉(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設置為多段速控制頻率，在變頻器內(nèi)容設置相應低中高速，從而驅(qū)動電機實現(xiàn)相應速度變化，調(diào)整皮帶速度與生產(chǎn)線速度一致。

3.4程序設計過程

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梯形圖來學習編程語言和字符，也集成了GX模擬器程序中高仿真應用軟件。它還具有程序文本編輯、相關(guān)參數(shù)值設置、網(wǎng)絡設置、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人機界面和運動執(zhí)行器之間進行共享[3]。

4、結(jié)語

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

參考文獻：

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

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

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