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组件设计论文 PLC旋转灌装机控制系统设计

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(济宁技师学院,山东 济宁 272000)

摘 要:食品工业离不开机械,尤其是当今饮料和矿泉水的需求增大,对包装设备的需求量也得到了空前的增长.国外的包装设备基本达到了效率高、精度高、自动化程度高的要求,我国在这方面还需要有所提高.文章研究的是旋转灌装机控制系统,它集清洗、灌装、加盖为一体,在高速灌装下能够实现较高的灌装精度和运行稳定性.

关键词:旋转灌装机;PLC;控制系统设计;食品工业;包装设备  文献标识码:A

中图分类号:TP278  文章编号:1009-2374(2015)27-0027-02  DOI:10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.27.015

1. 灌装机的整体结构

灌装机的主要结构包括以下部分,各部分在其中都起着非常重要的作用:(1)机箱组件.固定、支撑是机箱组件的基本作用,它是灌装系统正常稳定工作的重要保障.(2)风道进瓶组件.左右刮瓶板卡在瓶口的螺旋位置,风道进瓶组件的配合使用,沿刮瓶板向下一组件移动使其在风力作用下.有一电磁体挡瓶机构在风道进瓶组件的末端设计,空瓶保持间距以防止卡瓶在挡瓶机构作用下.(3)过渡盘Ⅰ.(4)洗瓶组件.主要进行清洗对空瓶内外壁.(5)过渡盘Ⅱ.清洗之后需要进行灌装的路径.(6)灌装用的组件.24个灌装头组成灌装组件,灌装位置跟踪灌装模式开始灌装时,空瓶进入灌装组件后运动到的地方.为了提高灌装的速度,减少液体的飞溅和产生气泡,我们始终让灌装头与被灌的液面保持一定距离.在灌装液体时,跟随灌装组件灌液的同时,被灌装的瓶子和它一起转动,当运动到出瓶的位置时,应该先加盖,这时进入加盖组件,灌满液体的瓶子通过过渡盘,两个灌装头每套沿180度直线分布的伺服泵控制,伺服泵控制灌装组件的灌装头有24个,此件共12套,使用步进电机来控制它,换向机的伺服泵都配备有一套此系统,三个液口之间转换用控制陶瓷泵.由无瓶检测传感器灌装开始工位处安装,相应工位无瓶当传感器检测到时不灌装,对应的伺服电机不动作,由PLC发出指令控制,实现了无瓶不灌装.(7)过渡盘Ⅲ.灌装完成后加盖的路径.(8)提供盖子的机构.它的作用是提供瓶盖.在供盖机构的末端设有电磁体挡盖机构,相应工位无瓶时会被传感器检测到,对应的旋盖头无盖挡盖机构作用.(9)加盖组件.在旋转头的作用下,将瓶盖旋紧灌满液体的瓶子,加盖组件要经过3号过渡盘进入,此环节由8套伺服电机完成加盖.为了防止拧不紧或拧裂等情况,旋盖组件共有8个旋盖头,采用了扭矩控制模式对扭矩进行控制,以保证自动上盖.(10)出瓶组件.3个后输送电机带动进入出瓶子的组件,在导瓶盘作用下灌装完成并且盖好盖的瓶子经由出瓶口出来,整个灌装流程完成.

2. 灌装机的工艺流程设计

我们设计的主要依据就是工艺流程,工艺流程的设计不同,自然我们的设计方案思路都不一样.我们设计的流程主要是风道进瓶、洗瓶、灌装和供盖机构、加盖、出瓶.整个流程分为两路,比较清晰.瓶子组件是一条线路,瓶盖组件是另一条线路.在风力的作用下,空的瓶子进入风道进瓶组件后,通过过渡盘进入到洗瓶组件,清洗干净后再进入灌装组件开始对瓶子进行灌装,灌装完后的瓶子通过过渡盘到了加盖这一环节,在此同时,提供瓶盖的机构也向加盖组件供盖,之后灌满的瓶子才被进行加盖,最后被灌装完加完盖的瓶子开始出瓶,这个是

在出瓶机构的作用下完成的,完整的灌装流程进行完毕.

3. 灌装机的硬件系统设计

我们选用了主要用于中型和大型的控制系统研究的灌装机控制系统,它选用的是采用模块化设计的三菱Q系列PLC,可以根据系统设定自由选择所需的模块及数量,这样控制系统有很强的优势.本系统的PLC主要用于运动控制的定位,其中常用于数据类型转换的供电电源的模块、微处理器的模块、I/O模块、模拟量输入模块、高速计数器、温度调节模块等,以上可以根据系统的特殊需要来选择.在安装模式上采用主基板-扩展基板,是Q系列PLC可以采用的形式,这样会使得容量增大,I/O点数增加可以通过增加扩展模块,增加模块的安装数.灌装机控制系统选用的可编程控制器为Q06HCPU,它的突出优点是程序执行能力超强、数据处理能力很好、时间精准度高,使整个系统的误差微小,还有超大的内存.以上程序尤为适合控制系统所需空间大的需求.

本文设计的灌装机PLC控制系统的主基板-扩展基板形式是整个PLC系统的结构形式,基板上各模块的安装连接顺序为:电源模块→CPU(论文范文处理器)模块→输入模块→输出模块→运动控制模块(QD70P8)→串行通讯模块(QJ71C24N).本设计中的扩展模式尤为适合PLC系统采用,这样很容易在扩展模块上设置扩展的级数.此系统共有3个扩展级:第一级为扩展板Q68B;第二级为扩展基板Q65B;第论文范文扩展为人机界面,其中的人机界面为16点的智能功能模块.

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4. 结语

本文对XG-24128型灌装机进行控制系统的方案设计.首先对灌装机整体结构进行了分析,在分析其灌装工艺流程的基础上,根据设计的要求来确定整体方案,对灌装机控制系统进行设计.通过明确它的硬件配置,之后确定PLC的类型及相关模块,此时还要考虑灌装机的设备状况和工艺要求,再对系统的I/O口进行定义,并硬件机构进行布置,包括对伺服电机、步进电机还有其他电气元件的选型和布置.灌装机的核心设计是用一个伺服泵来同时控制两个灌装头,这实现了连续灌装的目的,这样控制系统的设计基本确定了.最后还要对连续灌装头的位置进行确定,对灌装的速度进行确定分配,还要研究换向机构.做好了这些硬件后,才能更好地对其软件进行设计.软件设计的核心是相应程序的编制,通过程序能够最优地实现灌装的流程.为更好地操控系统,我们还进行了人机界面的设计,在此我们将触摸屏运用了进来,这样可以使整个系统能够非常方便地进行控制.

本文针对工业生产的需求、灌装机以及灌装技术的现状和发展趋势,浅析了灌装机的结构组成、工艺流程设计思路,提出了可靠的硬件设计方案.根据受控制对象的生产工艺的要求,结合整个灌装的流程,设计了灌装机控制系统的整体方案,之后根据整个系统的设计做了系统的硬件配置.但是由于紧迫的时间和所掌握知识的限制,本系统还有很多不足,有许多地方需要改进和优化.本设计目前尚未进行调试,调试之后还会有很多问题待分析、待解决,这都是以后的工作重点.设想为设备成本如果降低,我们在运用这种方案,即用一套伺服泵控制两个灌装头,实现连续灌装的控制系统方案,来达到高速、精确、稳定的灌装是否可行呢?这些问题都有待进一步的研究.

参考文献

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[2] 刘品潇.电气控制与PLC[M].长沙:国防科技大学出版社,2009.

[3] 陈卫.自动化生产线中的饮料灌装技术[D].北方工业大学,2010.

[4] 张养雨,凌士杰,孙旭,王成.一种液体灌装机控制部分的设计[J].轻工机械,2007,(2).

作者简介:杨荣秀,女,山东济宁人,济宁技师学院助理讲师,研究方向:自动化.

(责任编辑:周 琼)

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组间设计参考文献总结:

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