1导言
1.1本设计内容和意义
随着大家百姓的生活的不断提高和物质方面生活的不断改善，百姓对于饮料的需求量不断在变大，各种饮料不断呈现在百姓的眼前，比如我们经常看到的碳酸类饮料、凉茶类饮料、体质能量类饮料，随着品种不断的增多，百姓对于这些饮料的需要的量也在不断的增多，所以，高效率安全的灌装饮料系统就显得非常重要了，更多的饮料厂家正在寻求高效率、稳定、可靠的灌装方式，来满足自身生产的需要。伴随着这个社会的进步和这个社会的发展，在我们的生产领域里面，对于这个生产工艺的这些要求是越来越高了，以前很多手动控制的方式，现在很多都不能满足实际的生产的需要了，更多的地方要求了要有自动化控制，除此之外，很多简单的控制的这些设备，已经和我们需要的和必须使用的控制不匹配了。以前很多的以触点这些为代表的控制系统，已经是满足不了控制的要求了，很多地方都要求了以计算机为核心部件的带有存储和运算等等功能的控制系统。可编程控制器的出世，就解决了许多上述描述的问题，给我们现在的生产带来了许许多多的变化，使得效率等等方面得到了前所未有的提高。
本次设计，主要是对PLC控制技术的相关一些内容和相关一些设计方法等等，融入控制技术，对相关电机这些的控制，将传感器揉合在内，应用于我们的生产上面，实现对我们实际的生产的灌装、压盖等等，以及不同的生产对象等等。这个设计以PLC的控制作为中心东西，结合了许多的机电一体化技术，非常明显的显示了PLC在我们工业环境中的控制作用。本设计说明在从PLC原理进行讲解这个起点出发，进行整体设计。设计说明书中针对设计原理进行了详细的说明，并对所要用到的元器件进行了选型。某些功能还通过了程序的设计实现了相关要求。设计具有手动操作和自动操作两种模式，方便了维修和根据人们自身意愿操作。从节约硬件资源出发，能用软件实现的功能尽量用软件实现。此设计是对四年机电学习的总结，也是机电一体化技术的综合运用。
当今世界下，其他先进国家的灌装技术和封口技术不断发展，形成了效率高、功能多、灌装精确等等特点，对于罐装的对象来说，从易碎的玻璃瓶到我们常见的塑料瓶子，从高温和热温灌装到低温常温灌装，应有尽有，灌装系统也在不同的条件下进行既定功能的工作。在全世界范围来说，最快的灌装系统一分钟的时
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间里可以灌装2400多瓶，美国DHK公司生产的灌装系统具有220多个灌装头，灌装头的直径小到0.2ML，大到灌装直径10米的容器。
在我们平常使用的灌装系统里面，灌装的头一般是40-80个灌装头，当满负荷运载的情况下，一分钟可以灌1600瓶，灌装好以后，瓶子传送带的运转可以达到30转一分钟，在这个速度下，设计还可以提高1.5倍左右，不仅可以完成碳酸饮料等灌装，还可以完成具有高要求场合的灌装。
在我们许多传统的饮料罐装系统里面，还是用的是我们传统的控制方式，那就是继电器接触器控制，这个控制方式众所周知，从控制系统来说，是非常复杂的，整套系统的安全性、可靠性和稳定性都不是很高，种种缺点的存在，导致这种传统的控制系统无法满足我们期待的生产效率和生产效果。随着时间的推移，微型控制器进入我们的现实生活，由于控制系统智能化的发展来到来，这些传统的继电器接触器控制方式正在慢慢被取代，饮料罐装系统逐步被控制器取代，生产效率上得到大大的提高。以PLC为控制中心的控制系统，摒弃了传统的控制系统的缺点，在系统复杂程度上大大降低，独特的软件实现硬件功能，节省了许多硬件资源的投入，提高了可靠性、安全性和稳定性，同时，考虑到具体的使用和维护，又有许多的维护维修功能。在编程方面，简单易学的编程语言对于初学者来说极易上手，顺序化的设计，流程图的表示使得设计过程具体实在，后期维护上和更新上极大方便。同时PLC自身具有的独特特点，具有自我诊断功能，接线简单容易，都使得PLC使用简单。对于此次设计来说，使用的PLC简单易懂，与各个输入输出配合简单，有例可循。
1.2毕业设计要求
1、毕业论文(设计)的任务
（1）了解饮料灌装控制系统的工艺流程以及控制方法。 （2）选择PLC作为控制器，设计饮料灌装控制系统。 （3）撰写毕业论文。 2、目的
毕业设计的目的是为了全面复习，综合运用大学四年所学的基本理论、基础及专业知识，加强对控制系统的认识，提高学生综合运用所学知识分析与解决实际问题的能力，为毕业后从事工程技术和科研工作奠定基础。
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3、具体要求
（1）通过毕业实习和课题调研，查阅相关的文献资料，撰写调研报告与开题报告各1份。
（2）熟悉课题工作原理。通过饮料灌装控制系统工艺流程的分析和研究，设计一套PLC控制系统，对其控制网络结构，硬件，plc控制程序进行设计。 （3）在总结毕业设计成果的基础上，撰写毕业论文一份，要求字符数不少于1.5万字，中文摘要350字以内，外文摘要与中文摘要对应。文本的质量符合毕业设计说明书规范。
（4）完成一篇与课题相关的英文专业文献翻译工作，该文献应是一篇完整的科研论文或英文专著中的完整章节，英文字符数不少于1.2万字符，要求译文通顺、达意。
1.3此设计研究内容
根据设计要求可以知道，本次设计主要有两大板块组成，一是灌装系统的硬件设计，一是灌装系统软件的设计。硬件设计里面主要是灌装实现过程、灌装量控制过程、电气控制部分等，根据满足功能的输入和输出，将传感器和继电器等融为一体；软件设计部分主要包括对控制程序的设计，程序的仿真和调试等等。根据任务要求，饮料罐装系统要满足以下功能：一是具有自动操作模式和手动操作模式，在自动模式下，当启动按钮被按下之后，传送带上的电机开始工作，带动传送带运动，传送带一直保持运动，直到行程开关动作或者瓶口对准灌装口下面时停止，当瓶子里面装满饮料以后，自动盖上盖子，此时传送带又开始工作，运转，直到碰到行程开关或者下一个瓶子对准灌装口，如此重复工作。自灌装的时候，瓶子口对准灌装口，要实现准确的定位，此时停止的时间是一秒，一秒时间到了以后，灌装设备开始工作，我们假定容量大的瓶子灌装需要八秒，容量小的瓶子灌装需要五秒，当灌装完了以后，对瓶子口上盖，打上盖子的时间持续两秒。为了系统的安全和可靠性，在灌装和盖盖子两个过程上面需要设置报警，在盖子盖进瓶子后，报警消除了，报警采用红色指示灯间隔闪亮，闪亮时间零点五秒；在灌装完了以后，就是对瓶子进行包装，容量小的瓶子设置四十瓶装一个大包装，三十瓶装一个适中包装，二十瓶装一个小包装。容量大的瓶子，二十瓶设置为一个大包装，十五瓶设置一个中包装，十瓶设置一个小包装。除上述内容之
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外，饮料灌装系统还要我们罐装的数量和包装的数量记录数据，就是记录生产了多少，方便我们厂家生产管理。
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2整体设计
2.1对设计任务进行分析
此次饮料罐装系统的控制中心使用西门子PLC作为控制中心，输入包括传感器、行程开关等等，主要用来感应灌装过程里，待灌装瓶子的位置，待灌装瓶子尺寸等，通过传感器自身感应和处理，与PLC进行信息交互，PLC将这些信息整理分析，根据设定的程序，按既定方式处理，将处理结果输出，使得继电器或者电机等开展相应的工作，这样的过程高效稳定，执行起来简单易懂，方便于后期操作维护。
设计的整个进程是这样的：灌装系统采用全自动运行控制，当按下启动开关以后，由PLC完成整个过程的运行，具体运行方式由程序决定，传感器负责检测和感应瓶子信息，继电器等控制相关部件进行工作，为了减少硬件资源投入，计数部分采用PLC内部独有的计数器进行计数，最后通过显示屏显示。
2.2硬件板块
在饮料罐装系统里面，灌装的执行主要是依靠灌装机完成的，灌装机是把灌装部分和压盖部分放在一起，先进行饮料灌装，然后在进行压盖，这样两个过程集成为一个过程，生产效率大大提高，完成的结果也令人满意。在判断饮料瓶子多大尺寸上面，主要是依靠安装在生产线上面的光电传感器来判断的，该光电传感器为反射式。同时，使用辅助继电器来进行计数的相关部分工作，计数原理为高电平触发。
饮料灌装系统的工作过程是，系统在启动按钮按下以后，得电，此时传送带的电机开始转动，当空空的饮料瓶触碰到行程开关时候，传送带上面的电机不工作停止，灌装机借助于气动阀门的通断来对灌装量多少进行控制，当灌装完成以后，电动机又开始工作，传送带运转，由此循环下去，完成批量生产任务，安装在下面的光电传感器判断瓶子尺寸。
2.3软件板块
此次设计中，我们在对PLC控制程序进行设计的时候，采用逻辑设计和经验设计并存的设计方法，在使用到相关方面程序指令的时候，查阅相关资料，找到满足功能要求指令，按照经验设计的方法进行编写。软件设计的原则是尽量软件
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