PLC在饮料灌装机控制系统中的应用

0 引言

饮料灌装机用于灌装各种各样的瓶装饮料, 适合大中型饮料生产厂家。早期的灌装机械大多数采用容积泵式、蠕动泵式作为计量方式。这些方式存在一些缺点, 例如: 罐装精度和稳定性难以保证、更换灌装规格困难等。本系统采用的饮料分装计量是通过时间和单位时间流量来确定的, 计量精度由可编程序控制器( PLC) 控制确定, 通过人机界面———触摸屏监测运行状态, 可在线修改运行参数。PLC控制具有编程简单、工作可靠、使用方便等特点, 在工业自动化控制领域应用广泛。触摸屏是显示器和触摸开关一体型的可编程终端( PT) , 是新一代先进的人机界面产品。专为PLC应用而设计的触摸屏集主机、输入和输出设备于一体, 适合在恶劣的工业环境中使用。

1 工作原理

饮料灌装机主要包括三大部分: 恒压储液罐、夹瓶及灌装头部分、变频调速传送带部分。主机的上部是恒压储液罐, 里面有上限位和下限位液位传感器,它们被淹没时是1状态。液面低于下限位时恒压储液罐为空。饮料通过进液电磁阀流入恒压储液罐, 液面到达上限位时进液电磁阀断电关闭, 使液位保持稳定。灌装设备生产工艺流程见图1。

图1 工艺流程图

恒压储液罐下面是夹瓶及灌装头部分, 共有24个灌装头。夹瓶装置由气压缸1驱动下降, 下降到位后, 夹瓶装置由气压缸2夹紧定位, 下降及夹紧由行程开关控制位置。定位夹紧后, 灌装头由气压缸3驱动下降, 到位后灌装头电磁阀打开, 开始灌液, 延时后电磁阀关闭, 通过控制电磁阀的开启时间达到灌装容量控制。

传送带电动机由变频器控制, 实现无级变速, 达到系统经济运行的目的。电机启动1 s后, 进瓶气缸缩回、开始进瓶, 3 s后出瓶处气缸4 伸出挡住空料瓶。进瓶处设置光电开关检测进瓶个数, 当检测到24个时, 出瓶处气缸5 伸出不再进瓶, 传送带电动机停止。这时, 灌装头下降到瓶口, 由通过触摸屏输入的时间使PLC控制灌装头的开启时间。灌装结束后, 灌装头上升, 夹瓶装置放松、上升。出瓶处气缸缩回, 传送带电动机又开始转动, 1 s后进瓶处气缸5缩回, 光电开关又开始检测进瓶个数。

2 硬件系统设计

2.1 系统框架

该系统既有开关量控制又有模拟量变频调速控制。设备既可以自动连续运行, 各运动点又可人工点动操作, 这样对应于各种操作的输入点、需要显示的动作状态信息输出点有很多。这些I/O信号如果采用电器按钮、指示灯显示的方式, 会大大增加硬件模块及电气连线, 相应故障率也会加大。我们采用PLC与触摸屏相结合的方案。触摸屏的画面是用专用的组态软件设计完成后, 再通过计算机的RS - 232C串行通讯口下载到触摸屏。PLC与触摸屏之间通过串行接口通讯, 连线简洁。系统框架如图2所示。

图2 硬件系统框图