PLC技術下灌裝生產線的電氣控制研究

鄧小楚

(湖北職業技術學院,湖北 孝感 432000)

PLC技術下灌裝生產線的電氣控制研究

鄧小楚

(湖北職業技術學院,湖北 孝感 432000)

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

PLC；灌裝；生產線；電氣控制

全球經濟的多元化發展,無論是國內市場還是國際市場,競爭都非常激烈,企業要做大做強,要實現持續穩定的發展,就必須開拓創新,積極引進新技術、新設備,進一步提高生產效率,保證產品質量,提高自身的綜合實力。對于機械加工企業而言,機械化、自動化生產線的引進和應用,取代了原有的晶體管邏輯控制系統,不僅自動化程度高,而且性能優越,精度高,可控性好,是現代企業生產的必需。集成電路和微處理器的發展和應用,一種可編程邏輯控制器(簡稱PLC)應運而生,并在工業、機械領域的自動化控制場合率先加以應用,這也是工業自動控制生產線的發展趨勢。在市場競爭日益激烈的經濟形勢下,企業引進并應用具有高精度的自動化控制生產線,是提高市場競爭力的必要手段。

1 灌裝生產線的控制要求和控制方法

1.1 控制要求

(1)操作模式設置為自動化操作,打開開關選擇“自動”,驅動電機運轉,驅動傳送帶運行,當傳感器檢測到瓶子到達指定位置呈停止狀態時,傳送帶停止運行或者是停止開關啟動,傳送帶停止運行。瓶子注滿液體后,系統自動啟動電機,電機再次發生驅動作用,直到到達另一個停止狀態后再次停止,此動作循環進行。

(2)系統上設置定位開關,當瓶子到達指定位置時,傳送帶運行暫停,灌裝設備隨后開始進行灌裝工作,在5S內灌裝完畢。在此期間如果發生異?；蛘咤e誤,系統會以聲光的模式發出報警信號。

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

(4)系統復位和數據清零采取手動的方式,以防止自動清零造成的數據丟失或者系統誤操作。

1.2 各個環節的電氣控制

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

(2)灌裝：生產線上設置有前、后兩個擋瓶閥。前擋瓶閥檢測到空瓶經過,會發生自動擋瓶動作,同時后擋瓶閥也啟動擋瓶動作,灌裝設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,當瓶子到達指定位置時,PLC發出指令控制壓蓋機發生壓蓋動作。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：生產線上裝置有專門的貼標機,對傳送帶傳遞過來的瓶子進行自動感應,當瓶子到達定位點時,貼標機啟動貼標動作完成對瓶子的自動貼標。

(5)噴碼：生產線上自動噴碼機能感應到瓶子進行自動噴碼操作。

在整個灌裝生產線上,通過伺服系統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。灌裝生產線采用觸摸屏式的人機交換系統進行控制,當生產線的運行發生異常或者故障時,系統會自動發出報警信號。

2 電氣控制電路設計

圖1為整個灌裝生產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設置兩種操作模式,即自動和手動。在自動模式下,啟動系統后,電機自動啟動運行驅動傳送帶的運行工作,直至停止開關啟動則電機停止運行。或者當傳感器檢測到生產線上有瓶子發生停止處于灌裝狀態,則傳送帶停止運行,瓶子灌注完畢后傳送帶自動恢復運行,直到受到下一個停止信號前,以此循環。在手動操作模式下,由開關控制系統,開啟開關,系統啟動,瓶子到達灌注位置,系統停止。松開啟動開關,按下灌注開關,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。在此按下系統啟動開關,系統開啟運行模式。

系統設有報警裝置,當系統發生故障或者有異常情況會向PLC發出故障信號,PLC啟動報警程序由報警裝置以聲光的形式發出報警信號。

3 PLC設計

3.1 PLC的選擇

世界上有幾大知名的PLC生產廠家,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的三菱FX2N系列PLC。此系列機型的優勢在于通信功能強大,執行速度快,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 論

基于PLC的灌裝生產線控制系統是融合了自動控制、機械、傳感技術等多學科、多項技術的綜合性系統,它涉及范圍廣泛,性能優越,具有一定的復雜性。PLC灌裝生產線包括工藝流程的設計、生產設備的配置、計量控制儀器儀表的選擇、控制指令的設計、控制程序的設計、PLC軟件的配置和硬件的配置等,技術含量高,對相關的配置都有一定的標準要求,滿足現代企業生產實現一體化控制的要求。PLC灌裝生產線的應用,對于企業提高生產效率,保證生產質量,降低工人勞動強度,提升企業綜合實力都具有重要的推動作用,也是現代工業加工領域發展的主流方向。

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10.13939/j.cnki.zgsc.2016.49.072

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