图 2-1
图2-2
图 2-3
系统的工作原理：系统一旦上电，传送带驱动电动机运转，待空饮料瓶行至 行程开关，行程开关闭合，电动机停转，灌装设备通过阀门的关断来控制饮料灌装的时间，待饮料灌装过程完毕后电动机恢复转动，如此循环实现生产线上
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的自动控制。对于传送带上的饮料瓶大小的区分，是通过所在位置的反射式光电传感器工作来实现的。
2.4 项目目标
整个流水线由主传送带（M1）、次品传送带（M2）、灌装装置、次品推动装置、光电传感器（定位）、压力传感器等组成。流水线的实时监控，由传感器检测。电动机的启动和停止，灌装装置的灌装，次品的检测、推动和计数由PLC控制。
2.5 生产流程
按下启动按钮后，生产线进入自动工作状态，具备工作条件后，瓶子随着传送带进入灌装工序，灌装完成后传送带继续启动运行。当瓶子随着主传送带平稳的进入灌装架时，灌装架的光电传感器信号送给PLC，主传送带停止1秒，并且夹瓶装置固定，一秒后，罐装架的电磁阀打开，汽缸启动并罐饮料，罐装到5S（及罐满）后自动停止，灌装过程中有报警提示，罐装结束后，主传送带开始启动，通过压力传感器检测是否满瓶，没装满的由推杆推入次品传送带。检测满瓶过程中计数（正品与次品分别计数）。
2.6软件设计方案
PLC软件方案设计的方法有经验设计法，逻辑设计法等。
2.6.1经验设计方法
梯形图的经验设计法是比较广泛的一种方法。这种方法没有普遍的规律可以 遵循,具有很大的试探性很随意性,最后的结果不是唯一的。该方法的核心是输出 线圈。以下是经验设计方法的基本步骤：
1.了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械的动作情况。 2.确定PLC的输入信号和输出负载，画出PLC的外部接线图。
3.确定与继电器电路图的中间继电器，时间继电器对应的梯形图中的辅助继电器（M）和定时器（T）的元件号。
4.根据前面的对应关系画出梯形图。
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2.6.2逻辑设计方法
逻辑设计法的理论基础是逻辑代数。而继电器控制系统的本质是逻辑线路。 看一个电气控制线路都会发现,线路的接通和断开,都是通过继电器等元件的触点来实现的,故控制线路的种种功能必定取决于这些触点的开，合两种状态。因此电气控制电路从本质上说是一种逻辑线路,它符合逻辑运算的基本规律。
2.7具体控制要求 2.7.1 M1主传送带电动机
（1）功能：带动主传送带运行。 （2） 控制要求：
①一旦启动，M1主传送带驱动电机启动并保持到停止开关动作或者灌装设备下的传感器检测到一个瓶子时停止，瓶子装满饮料后，传送带驱动电机M1必须自动启动，并保持到又检测到一个瓶子或停止开关动作。 ②通过交流接触器实现失压。欠压保护。③通过热继电器实现过载，欠相保护。
2.7.2 M2次品传送带电动机
（1） 功能：带动次品传送带运行 （2） 控制要求：
①一旦启动，则M2次品传送带驱动电机启动，并保持到停止开关动作。 ②通过交流接触器实现失压。欠压保护。 ③通过热继电器实现过载，欠相保护。
2.7.3 M3灌装电动机
（1） 功能：保持料箱液位 （2） 控制要求：
①当料箱中下陷位传感器动作时，M3启动给饮料注入原料，当上限位传感器动作时，M3停止。
②通过熔断器实现短路保护。
③通过交流接触器实现失压。欠压保护。 ④通过热继电器实现过载，欠相保护。
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2.7.4 灌装机
（1） 功能：在设定时间里定量灌装。 （2） 控制要求：
①当瓶子定位在灌装设备下时，停顿1S，灌装设备开始工作，灌装过程为5S，灌装过程应有报警显示，5S后停止灌装并不再显示报警。
②保护
（3）实现方法：
电磁阀灌装：电磁阀灌装阀的开关由电磁阀控制，灌装精度更高，计时恒压定量灌装原理，可使灌装的误差在千分之五以下。电动定量灌装系统及电磁阀控制计量装置，可进行精确灌装，减少浪费。
在恒压储液罐灌液中，里面有上限位和下限位传感器，他们被淹没时是1状态。液面低于下陷位液面是恒压储液罐为空。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。
恒压储液罐下面是灌装头部分，夹瓶装置由汽缸1驱动下降，下降到位后，夹瓶装置由汽缸2加紧定位，定位夹紧后，灌装头由汽缸3驱动下降，到位后灌装头电磁阀打开，开始灌装，延时5秒电磁阀关闭，灌装头上升，夹瓶装置放松上升，传送带电机启动。
2.7.5 质量检测与次品的分离
（1）功能：检测产品质量，将次品分离。
第三章 元器件的选择
3.1 PLC的选择S7—200
PLC的选择包括对PLC的机型、容量、I/O模块、电源等的选择。 S7-200系列PLC是西门子公司20世纪90年代推出的整体式小型可编程控制器。早些时候称为CPU21X，其后的改进型称为CPU22X。其结构紧凑、功能强，具有很高的性能价格比，在中小规模控制系统中应用广泛。
S7-22X系列PLC可提供5种不同的基本单元和多种规格的扩展单元。其系统构成除基本单元、扩展单元外，还有编程器、存储卡、写入器、文本显示器等。
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表3-1给出了22X系列CPU的基本配置。从表中可以看出，22X系列CPU具有很强的功能，如自带高速计数器、通讯口、具有脉冲输出功能、实时时钟、能进行浮点运算等。此外，S7-200系列PLC允许在程序中立即读写输入、输出口，允许在程序中使用中断，允许设定通讯任务的处理时间，允许设置停止模式数字量输出状态，可以由用户自己定义存储器的掉电保护区，可以允许数字量时间，允许设置停止模式数字量输出状态，可以由用户自己定义存储器的掉电保护区，可以允许数字量及模拟量输入加滤波器，还具有窄脉冲捕捉功能，为复杂的工业控制提供了方便。
表3-1 22X系列CPU的基本配置
特性 外型尺寸/mm×mm×mm 程序存储区 数据存储区 掉电保持时间/h 本机I/O 扩展模块数量 高速计数器 单相 双相 脉冲输出（DC） 模拟电位器 实时时钟 通讯口 CPU221 CPU222 CPU224 CPU226 CPU226XM 90×80×62 90×80×120.5×80×190×80×190×80×62 62 62 62 2048字 1024字 50 6入/4出 0 2048字 1024字 50 2 4096字 2560字 190 7 4096字 2560字 190 7 8192字 5120字 190 7 8入/6出 14入/10出 24入/16出 24入/16出
4路30KHZ 4路30KHZ 6路30KHZ 6路30KHZ 6路30KHZ 2路20KHZ 2路20KHZ 4路20KHZ 4路20KHZ 4路20KHZ 2路20KHZ 2路20KHZ 2路20KHZ 2路20KHZ 2路20KHZ 1 1 2 内置 1RS-485 2 内置 2RS-485 2 内置 2RS-485 配置时钟卡 配置时钟卡 1RS-485 1RS-485
在饮料灌装生产流水线控制系统中我们只用了11个输入8个输出,和简单的逻辑和计数功能，配置基本单元就可以满足要求，即选用CPU224的西门子S7-200系列PLC作为控制器构成饮料灌装生产流水线控制系统。 结构描述：
S7-200 CPU将一个微处理器、一个集成电源和数字量I/O点集成在一个紧凑的封装中，从而形成了一个功能强大的小型可编程逻辑控制器。CPU结构如图3-1所示：
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