基于PLC控制的自動灌裝機的系統設計

何靜

【摘 要】 PLC可編程序控制器具有結構簡單、編程方便、可靠性高等優點，已廣泛用于工業發展的自動控制中。據統計，可編程控制器是工業自動化裝置中應用最多的一種設備。專家認為，可編程控制器將成為今后工業控制的主要手段和重要的基礎設備之一。由于PLC具有對使用環境適應性強的特性，同時其內部定時器資源十分豐富，應用于灌裝機的發展很快，早已有人工手動灌裝發展實現為機械自動化灌裝，且自動化水平日益提高。隨著科學技術和生產的發展，現在越來越多的PLC應用于灌裝機系統中。

【關鍵詞】 PLC 自動灌裝 系統設計

引 言

當前國內灌裝主要存在的問題是灌裝效率低，灌裝機的自動化和集成化程度低，這大大降低了工業生產的效率。針對以上的問題，使用在工業領域內使用廣泛的PLC作為主控制器，實現灌裝系統的自動進瓶，按照瓶口的大小自動定位，按照瓶子的容積自動灌裝，自動出瓶等一系列功能，大大提高了工業灌裝效率。

一、PLC的發展

PLC在60年代末到70年代中期出現，這時期的PLC多少有點繼電器控制裝置的替代物的含義，其主要功能只是執行原先由繼電器完成的順序控制，定時等。從70年代中期到80年代中后期，微處理器的出現使PLC發生了巨大變化。美國，日本，德國等一些廠家開始采用微處理器作為PLC的中央處理單元（CPU）。這樣，使PLC的功能大大增強。在軟件方面，除了保持其原有的邏輯運算、計時、計數等功能以外，還增加了算術運算、數據處理和傳送、通訊、自診斷等功能。在硬件方面，除了保持其原有的開關模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠程I/O模塊、各種特殊功能模塊。并擴大了存儲器的容量，使各種邏輯線圈的數量增加，還提供了一定數量的數據寄存器，使PLC的應用范圍得以擴大。從80年代后期至今，由于超大規模集成電路技術的迅速發展，微處理器的市場價格大幅度下跌，使得各種類型的PLC所采用的微處理器的檔次普遍提高。而且，為了進一步提高PLC的處理速度，各制造廠商還紛紛研制開發了專用邏輯處理芯片。這樣使得PLC軟、硬件功能發生了巨大變化，使PLC的功能更強大。

二、 PLC的應用領域

目前，PLC已經廣泛地應用于所有的工業部門，隨著PLC性能價格比的不斷提高，過去許多使用專用計算機控制設備的場合也可以使用PLC。PLC的應用領域不斷的擴大，主要有以下幾個方面：

1、開關量的邏輯控制；

2、運動控制；

3、閉環過程控制；

4、數據處理；

5、通信聯網。

并不是所用的PLC都具有上述全部功能，有些小型PLC只具有上述部分的功

能，但是價格較低。

三、PLC控制自動灌裝機系統的優點

將PLC用于對自動灌裝機系統的控制，主要是其具有對使用環境適應性強、無故障運行時間長的特性，同時其內部定時器、計時器資源十分豐富，可對目前普遍使用的自動灌裝機系統進行精確控制，罐裝傳送帶控制系統的系統設計目的是利用PLC和變頻器控制電動機轉動帶動皮帶傳動，然后將要灌裝的瓶傳送給灌裝機，達到瓶流速度和灌裝速度的協調，從而提高工作效率?；赑LC的這些好處，所以選擇PLC為邏輯控制元件。

四、PLC控制在自動灌裝系統中的應用

PLC對步進電機和伺服電機進行運動控制，主要應用于各種機床、自動化生產線和機器人等。PLC既可以進行單機控制，又可以進行多機聯網控制，正在逐漸取代繼電器電路控制，能夠實現邏輯控制和順序控制，在機床、自動生產線、電梯控制等領域應用廣泛。

灌裝系統最大的特點就是系統動作復雜、連貫性要求高、具有較多的執行元件，不適合使用大量的中間繼電器來進行系統的控制，PLC具有上百點的內部輔助繼電器和大量的內部專用繼電器，能夠滿足系統的控制要求。PLC控制的使用壽命和可靠性也比繼電器控制方式要好很多，PLC應用在灌裝系統上比使用其他的控制方式具有一些明顯的優勢，比如：PLC邏輯控制不需要進行硬件的修改。

五、自動灌裝系統的整體設計

首先根據系統的工藝流程和執行機構進行整體分析，灌裝系統的機械機構主要由網帶進瓶機構、導瓶機構、傳送機構、灌裝跟蹤機構及灌裝機構等構成，執行機構需要互相配合、相互協調，軟件和硬件相結合才能夠保證灌裝系統的順利進行。通過對執行機構的工作流程進行分析，設計和編譯軟件的實現過程。通過對各個過程進行連續動作過程的銜接控制和速度控制，其電氣部分的控制系統主要包括輸入控件、PLC可編程控制器和輸出控件三部分。傳送帶的速度控制需要考慮的因素很多，灌裝瓶的水平和垂直跟蹤，灌裝停留的速度，灌裝的一個周期主要包括5個工步：限位、垂直下降、同步灌裝、垂直上升、回程；這5個工序配合傳送帶的速度控制和啟動與制動的操作，就能夠完成灌裝機的自動控制。

六、灌裝系統的調速系統設計

根據灌裝系統的自動化控制程序設計要求，進行灌裝系統的傳送帶調速系統分析，實際系統調速的閉環控制程序，完成系統對于傳送帶速度的設計要求。設計的思路為在皮帶高速穩步運行段，通過測每秒編碼器發出的脈沖數來測得皮帶的實際速度，把這個速度與設定的目標速度進行比較，設置相應的加減速，即可使得皮帶穩速運行。

結語

本文通過對自動灌裝系統的調研，PLC應用于自動灌裝系統具有明顯的優勢，通過對系統進行總體設計和不同功能單元的控制，重點對自動灌裝系統的傳送帶調速系統進行了設計分析，完成了自動灌裝系統的功能設計。

【參考文獻】

[1] 熊煥云.虛擬現實技術在灌裝生產線設計中的應用[D].武漢：廣東工業大學，2003.

[2] 李玉琳.灌裝機控制系統以及關鍵問題研究[D].武漢理工大學，2010.endprint