饮料灌装生产流水线PLC控制
饮料灌装生产流水线的PLC控制
摘要：文章探讨了如何利用德国西门子PLC S7-200 进行饮料灌装生产流水线的控制，重点分析了系统软硬件设计部分，并给出了系统硬件接线图、PLC 控制I/O 端口分配表以及整体程序流程图等，实现了饮料灌装的自动化，提高了生产效率，降低了劳动强度。
关键词：PLC；自动化饮料灌装生产线；；系统硬件接线图；I/O 端口分配表
传统的饮料罐装生产线的电气设备控制系统是传统的继电器——接触器控制方式,在使用的过程中，生产工效低，人机对话靠指示灯+按钮+讯响器的工作方式，响应慢，故障率高，可靠性差，系统的工作状态、故障处理、设备监控与维护只能凭经验被动的去查找故障点。且在生产过程中容易产生二次污染，造成合格率低，生产成本增加。而自动化生产线在众多领域应用得非常广泛，其控制部分常常采用PLC 控制，它使自动化生产线运行更加平稳，定位更加准确，功能更加完善，操作更加方便。为适应发展，故提出下面的
线。本文介绍了德国西门子PLC控制技术改造现有生产PLCS7- 200 在自动化饮料罐装生产线控制系统中的应用，并从硬件和软件两方面进行了分析和研究。
一、系统概况
饮料灌装生产流水线是指按一定控制要求将有关驱动电机、电气控制装置、检测装置等组合为一体的多功能自动控制装置。
本系统电镀生产线采用了传送带，传送带用一台电动机控制，同时用
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变频器对电机平滑调速。
1、生产工艺及流程
该罐装生产线为人工/自动操作的工作程序，由2只电磁阀控制托瓶架的升降，2只电磁阀控制压盖的行程。驱动部分有：清水泵、无菌泵、清洗输送、灌装输送、灌装泵。
1.1、手动控制工作状态
将操作台上旋钮置手动，各工位工作状态如下：
（1）按启动按钮，传送带把洗过的空瓶送到托瓶架上；托瓶架启动，把洗过的空瓶送到罐装机的罐装口；罐装泵启动，罐满后自动停止；
（2）按停止按钮，传送带停止。
1.2、自动控制工作状态
（1）启动：按下自动按钮后，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工序。
（2）罐装：当瓶子随着输送带平稳的进入托瓶架时，托瓶架的限位开关信号送给PLC，翻瓶架的一组气动电磁阀打开，汽缸开始工作，将瓶子送到罐装口的下部，这时汽缸上限信号送入PLC，罐装泵开始启动，在罐装的过程中翻瓶架自动落下，罐装到一定的时间（及罐满）后自动停止（罐装时间3/5加仑的设定时间不同），罐装结束后，经过一定的延时时间，罐装输送带开始启动。
具体流程图如图1 所示。
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在工作过程中，有自动和手动两种工作方式选择，操作方便。在多数情况下选择自动工作方式，在维修和特别处理情况下选择手动工作方式。
二、系统硬件设计
根据自动化电镀生产线的控制要求，我们采用了德国西门子PLC S7- 200 CPU226 型号，此类型PLC 无论独立运行，还是联接网络都能完成各种控制任务。它的使用范围可以覆盖从替代继电器的简单控制到复杂的自动控制。其应用领域包括各种机床、纺织机械、塑料机械、电梯、生成流水线等行业。S7- 200CPU226 通讯功能完善，具有极高的性能价格比是很突出的特点，也是我们采用它的主要原因。
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PLC 为此系统的控制核心，此系统的输入信号有两部分，一部分是启动、停止等面板控制按钮，另一部分是多种行程开关，这些面板按钮信号和传感器信号作为PLC 的输入变量，经过PLC 的输入接口输入到内部数据寄存器，然后在PLC 内部进行逻辑运算或数据处理后，以输出变量的形式送到输出接口，从而驱动电机来控制行车的运行和吊钩的升降。
此系统PLC 硬件接线图如图2 所示，I/O 端口分配表如表1 所示。
三、系统软件设计
饮料灌装生产流水线的操作方式分为手动操作方式和自动操作方式。自动操作方式主要指连续操作方式。手动操作是指用开关对系统的操作模式进行设置。例如，当选择自动操作模式时，启用连续操作方式。连续操作是指从原点开始，按一下启动按钮，系统将自动地、连续不断地周期性循环。在工作中若按一下停止按钮，系统将继续完成一个周期的动作后，回到原点自动停止。此系统的整体程序结构如图3 所示。
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按一下启动按钮I1.0 执行一个动作，并按规定顺序进行。在单周期工作方式和连续操作工作方式下，可执行自动操作程序。当按下连续按钮I0.7 和启动按钮I1.0 后，中间继电器M1.0 置位，连续执行
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自动操作程序。当按下单周期按钮I1.3 后，中间继电器M1.0 复位，执行一次自动操作程序就停止。在单操作程序、步进操作程序和自动操作程序中都必须使用中间继电器，最后通过转换能控制共同的输出继电器。
根据前面的系统控制要求和I/O 分配表分析可得自动操作流程图如图3 所示。
具体的工作过程如下：当PLC 运行时，初始脉冲SM0.1 对状态进行初始复位。当系统在原点时，状态继电器S0.0 置1，Q0.4 得电，原位状态指示灯亮。接下启动按钮I1.0 后，状态继电器S0.1 置 1，同时S0.0 清零，原位状态指示灯熄灭，Q0.0 得电，吊钩执行上升动作。当上升碰到上限位开关I0.0 时，状态继电器S0.2 置1，同时S0.1 清零，吊钩停止上升，Q0.2 得电，行车开始右行，当右行到XK1 行程开关时，状态继电器S0.3 置1，同时S0.2 清零，行车停止右行，Q0.1 得电，吊钩开始下降，当碰到下限行程开关I0.1 时，状态继电器S0.4 置1，同时S0.3清零，吊钩停止下降，镀件处于前处理槽中，定时器T37 开始计时，15S 后，定时满，T37 常开触点闭合使状态继电器S0.5置1，同时S0.4 清零，Q0.0 得电，吊钩开始上升，重复执行上升－右行－下降－延时四个过程，具体操作省略，当在后处理槽30S 后，定时器T39 得电，状态继电器S1.5 置1，同时S1.4 清零，Q0.0 得电，吊钩开始上升，当碰到XK3 行程开关，状态继电器S1.6 置1，同时S1.5 清零，吊钩停止上升，Q0.3 得电，行车开始左行，当左行碰到左限限位开关I0.2，状态继电器S1.7
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