啤酒灌装生产线控制系统设计fjhq.docx

毕业设计计论文题 目：学院：专 业：姓 名：学 号：指导老师师：完成时间间：河南城建学院本科毕业设计（论文） 摘要摘要随着工业业自动化化水平日日益提高高，众多多工业企企业均面面临着传传统生产产线的改改造和重重新设计计问题。PLC（可编程序控制器）是以微处理器为核心的工业控制装置，它将传统的继电器控制系统与计算机技术结合在一起，近年来在工业自动控制、机电一体化、改造传统产业等方面得到普遍应用。作为通用工业控制计算机，其实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃，在世界工业控制中发挥着越来越重要的作用。鉴于此，设计者利用PLC的功能和特点设计出了一款啤酒灌装生产流水线控制系统。文章刚开开始介绍绍了PLLC的相相关知识识，接着着以啤酒酒灌装流流水线为为例，采采用三菱菱公司的的FX系系列可编编程序控控制器，介介绍了PPLC 在啤酒酒灌装流流水线中中的应用用，给出出了详细细的程序序设计过过程。利利用PLLC控制制啤酒灌装装生产过过程，传传送带调调速系统统，可有有效提高高灌装生生产效率率，并显显著增加加控制系系统的可可靠性和和柔性。最最后提出出了用控控制方面面较为成成熟的PPID 算法来来控制全全自动灌灌装压盖盖机贮液液缸内液液位和压压力的想想法。关键词:可编程程控制器器；灌装装流水线线；顺序序功能图图；梯形形图；PPID调调节河南城建学院本科毕业设计（论文） AbstractAbsttracctWithh thhe iincrreassingg leevell off inndusstriial auttomaatioon, manny iinduustrriall ennterrpriisess arre ffaceed wwithh thhe ttrannsfoormaatioon oof ttradditiionaal pprodducttionn liine andd ree-deesiggn pprobblemm. PPLC (prrogrrammmablle llogiic cconttrolllerr) iis aa miicrooproocesssorr ass thhe ccoree off inndusstriial conntrool ddeviicess, iit wwilll reelayy thhe ttradditiionaal cconttroll syysteem ccombbineed wwithh coompuuterr teechnnoloogy in reccentt yeearss inn inndusstriial auttomaatioon, mecchannicaal aand eleectrricaal iinteegraatioon, thee trranssforrmattionn off trradiitioonall inndusstriies succh aas ggeneerallly appplieed. As a ggeneerall-puurpoose inddusttriaal cconttroll coompuuterr, tthe reaalizzatiion of inddusttriaal cconttroll wiirinng llogiicall leeap in loggic to stooragge, inddusttriaal cconttroll inn thhe wworlld iis pplayyingg ann inncreeasiinglly iimpoortaant rolle. In vieew oof tthiss, tthe dessignnerss off thhe uuse of PLCC fuuncttionns aand feaaturres dessignned a bbeveeragge ffilllingg prroduuctiion linne cconttroll syysteem. Thhe aartiiclee inntrooducced thee PLLC bbegiinniing of thee reelevvantt knnowlledgge, andd thhen to driink botttliing linne aas aan eexammplee, tthe usee off Miitsuubisshi FX serriess prrogrrammmablle llogiic cconttrolllerr, PPLC, inntrooducced in thee beeverragee boottllingg liine in thee apppliicattionn, ggiveen aa deetaiiledd prrogrram dessignn prroceess. PLLC cconttroll off thhe uuse of bevveraage filllinng pprodducttionn prroceess, whhichh caan eeffeectiivelly iimprrovee thhe pprodducttionn effficcienncy of filllinng, andd siigniificcanttly inccreaase thee reeliaabillityy off coontrrol sysstemms aand fleexibble. annd ttakee ouut tthe ideea oof cconttroll thhe lleveel aandppresssurre iin ffullly aautoomatted filllinng GGlannd wwithh a morre mmatuure PIDD allgorrithhm iin ttheffielld oof cconttroll fiinallly.Keyy woordss: ffilllingg liiness; Laaddeer DDiaggramm ；PIDD reegullatiion河南城建学院本科毕业设计（论文） 1绪论1绪论1.1 啤酒包包装工业业的发展展现状众所周知知，从119799年至今今，我国国的啤酒酒工业经经历了二二次增长长高潮。第第一次是是在19979年年19988年年，其间间啤酒厂厂由700多个发发展到880多个个，啤酒酒产量由由4050万万吨增加加到8880 万万吨；第第二次从从19990年到到现在，啤啤酒厂进进一步增增加了1100 余个，119988年啤酒酒产量达达到19987.67 万吨，居居世界第第二。啤啤酒生产产企业中中也不乏乏涌现出出了年产产量800万吨的的大型啤啤酒生产产企业（燕燕京啤酒酒集团）。由由于我国国人口众众多，人人均啤酒酒消费量量只有世世界的11/2，大大大低于于世界平平均消费费水平。预预计今后后数年，我我国啤酒酒增长率率仍会维维持在一一个较高高的水平平上。220011年啤酒酒产量为为22774万吨吨，20002年年啤酒产产量达到到23886万吨吨，首次次超过美美国成为为世界第第一个啤啤酒生产产大国。根根据食品品工业部部门预测测，啤酒酒今后几几年增长长率维持持在8%左右。1.1.1 国国内啤酒酒包装设设备的发发展状况况我国啤酒酒包装设设备的生生产厂家家在600年代初初到700年代末末只有几几家，其其生产能能力处于于一种引引进国内内设备并并加以仿仿制的阶阶段，如如70年年代末，广广州轻工工业机械械设计研研究所消消化吸收收西德、意意大利、美美国、日日本等过过的进口口设备，开开发出880000瓶/ 每小时时的啤酒酒洗瓶、灌灌瓶、压压盖、贴贴标生产产线。到到80年年代，国国内普及及包装设设备的生生产厂家家有几十十个，但但制造水水平、设设备性能能与国外外先进水水平相比比差距较较大，在在19887年上上半年我我国从西西欧、东东欧、日日本等过过引进2200 多条灌灌装线。大大90年年代啤酒酒饮料加加工设备备的成套套与配套套生产企企业接近近6000 家。然然而，这这些生产产企业主主要还是是靠引进进国外的的生产线线并在国国内加以以仿制，或或者消化化吸收了了西德. 意大大利等国国的先进进技术开开发国内内的包装装设备。引引进的生生产线需需耗费大大量资金金不说，还还存在许许多弊端端，如：设备的的部分元元件属于于专用元元件，万万一发生生故障，而而国内没没有相应应的元件件替代，以以至于花花重金引引进的先先进设备备成了库库房内的的一堆废废物。在在啤酒生生产旺季季，引起起损失是是不可估估量的。所所以研制制开发先先进的啤啤酒包装装设备被被提到日日程上来来。现有有的啤酒酒包装生生产线大大多采用用单机操操作，生生产能力力较低（据据统计，我我国目前前约有4480 家啤酒酒厂，而而年生产产能力在在10万万吨规模模的企业业不足110% ）。根根据食品品工业对对啤酒饮饮料的发发展预测测，啤酒酒饮料加加工规模模将向大大型化发发展，其其加工设设备必须须趋向大大型化，以以高速、高高产、高高性能、低低消耗、操操作方便便、直观观、便于于调试为为特点，以以采用集集散控制制。全线线自动化化为发展展方向。1.1.2 国国外啤酒酒包装设设备的控控制和管管理情况况国外的啤啤酒包装装设备发发展较为为完善，机机电一体体化、管管理与控控制相结结合是当当前啤酒酒灌装生生产发展展的最重重要的一一个趋势势。如美美国的HHiraanWaalleer 公公司、德德国的GGerrrokaaisee公司和和日本的的小森机机械公司司都实现现了啤酒酒包装生生产线的的全面计计算机控控制与管管理。当当前啤酒酒、饮料料包装计计算机化化的发展展方向是是CIMM （CCompputeer IInteegraatedd Maanuffactturiing），CCIM 是一个个采集、管管理和处处理、发发送各类类数据的的综合系系统，它它有效地地将机器器人技术术、自动动操作系系统、监监视系统统、自动动分叉技技术和计计算机协协调中心心等高尖尖端技术术应用技技术应用用于整个个啤酒包包装领域域，国外外啤酒的的计算机机控制正正走向成成熟和完完善阶段段，而我我国基本本上还处处于机械械化和自自动化时时期，计计算机的的应用只只限于部部分工艺艺和设备备。因此此，在这这方面还还有许多多工作有有待于包包装工作作者去探探索与研研究。1.1.3 啤啤酒的包包装工艺艺玻璃瓶作作为啤酒酒的包装装在绝大大多数人人心目中中占有传传统习惯惯性优势势。据统统计，到到目前为为止，玻玻璃瓶包包装仍占占我国啤啤酒包装装的九成成以上。然然而，纵纵观国际际啤酒包包装市场场，啤酒酒成品包包装的多多样化。系系列化已已成为不不争的事事实。除除了国内内常见的的玻璃瓶瓶包装之之外，还还有国人人难得一一见的槽槽车装啤啤酒和PPET 材料多多型瓶啤啤酒。在在国际化化啤酒包包装趋势势下，国国内的啤啤酒包装装业将改改变玻璃璃瓶啤酒酒“一枝独独秀”的局面面，向多多样化、系系列化、安安全。经经济型转转化。啤啤酒作为为一种含含气的液液体饮料料，其包包装容器器有玻璃璃瓶、易易拉灌、聚聚醋瓶等等，在此此我们以以玻璃瓶瓶为例来来介绍其其包装工工艺：废瓶剔除压盖灌装空瓶检测洗瓶供瓶装箱成品检测喷码贴标杀菌废品剔除图1-11 啤酒酒包装工工艺过程程新瓶或回回收瓶由由全自动动洗瓶机机的理瓶瓶机构将将瓶子顺顺序地送送入洗瓶瓶机，其其洗瓶工工艺是：（a）进进行初洗洗，即将将瓶子内内外表面面易除掉掉的污物物用废水水喷淋并并使之排排空。（b）在在热水或或碱液中中将内外外表面的的污垢及及瓶标洗洗掉。（c ）残残留在瓶瓶内外表表面上的的污垢在在热水中中泡软并并依次用用碱液、热热水、温温水及清清水喷洗洗瓶子的的内外表表面并排排空。（d）后后将瓶子子倒立排排空0.511 分钟钟。瓶子在机机器内洗洗净，时时间为66222分钟，碱碱液处理理约为占占5265%，其中中浸泡时时间为449663%，喷喷冲时间间为2.8115% 。最适适合的洗洗瓶温度度为600855 度范范围之内内，碱液液的浓度度为1.022.5% 。洗瓶之后后由卸瓶瓶机构将将干净的的瓶子送送出，经经传送带带将瓶子子送入全全自动灌灌装压盖盖机，灌灌装、压压盖完毕毕后，压压好盖的的瓶子直直接通过过旋转机机构进入入杀菌机机进行杀杀菌，啤啤酒一般般采用热热喷淋连连续杀菌菌机，其其喷淋的的过程分分为若干干温区，其其温度实实现自动动控制，各各温区的的温度随随操作时时间的延延长，其其温度由由低 高 低，最最高温度度为699。由杀杀菌机送送出的瓶瓶子，经经输送链链送入贴贴标机贴贴标，一一般要贴贴颈标和和身标。最最后，瓶瓶装产品品进入装装箱机械械。在啤酒的的包装过过程中最最为重要要的一个个环节就就是灌装装，所谓谓灌装就就是将液液体产品品装入瓶瓶、灌、桶桶等包装装容器内内的操作作。由于于啤酒属属于含气气饮料，在在其灌装装过程中中一般采采用等压压灌装法法，即先先向清洗洗干净的的玻璃瓶瓶中充入入气体，使使瓶内压压力与贮贮液缸内内的压力力相等，再再将贮液液缸内的的啤酒灌灌入玻璃璃瓶内的的过程。1.2 可编程程序逻辑辑控制器器（PLLC）的的现状及及特点PLC （prrogrrammmablle llogiicall coontrrolller，可可编程序序逻辑控控制器）是是以微处处理器为为基础，综综合了计计算机和和自动化化技术而而开发的的新一代代工业控控制装置置，按照照IECC （国国际电工工协会）国国标标准准定义是是，可编编程序控控制器又又称PCC或PLLC，它它是以微微型计算算机为基基础的一一种为用用于工业业环境而而设计的的数字式式电子系系统，这这种系统统用可编编程序存存储面向向用户指指令的内内部寄存存器，完完成规定定的功能能，如：逻辑、顺顺序、定定时、计计数、数数字运算算、数据据处理等等，通过过数字量量的输入入、输出出控制各各种类型型的机械械或生产产过程。PLC 产品在在抗电磁磁、噪声声干扰、有有害废气气的腐蚀蚀、高温温、粉尘尘等方面面有很高高的能力力，能直直接和现现场各种种单元、部部件连接接，坚固固耐用，可可靠性方方面PLLC 的的平均无无故障时时间可达达5 万万小时以以上，操操作与维维修十分分方便，功功能日益益扩大。因因此，PPLC 广泛的的应用于于许多工工业领域域，当然然技术的的日新月月异、突突飞猛进进是PLLC迅速速扩展市市场的根根本原因因。我国应用用PLCC 还处处于初级级阶段，而而且局限限于钢铁铁、化工工、汽车车、机床床、煤炭炭、电站站等领域域，其他他行业的的应用尚尚未普及及，中国国尚有广广阔的应应用领域域等待开开拓。我我国900% 的的PLCC 市场场由国外外占领，中中、大型型PLCC 中，几几乎1000%是是国外产产品，以以美国MMODIICONN 公司司、GEE公司、西西德SIIEMEENS，日日本三菱菱公司为为主。我我国的饮饮料包装装设备在在许多方方面采用用了PLLC ，并并取得了了非常好好的效果果。如119966年中国国轻工业业机械总总公司南南京轻工工机械厂厂在烟台台啤酒厂厂成功设设计制造造出了33.6万万瓶/ 小时的的啤酒灌灌装线。该该灌装线线消化吸吸收了德德国先进进技术，其其输瓶控控制系统统采用中中央电脑脑统一控控制，局局部分散散管理模模式，其其控制器器件就选选用了德德国西门门子的SS5-1115UU 型PPLC9943 中央处处理单元元和ETT1000 远程程终端。在在啤酒灌灌装线中中，通过过控制程程序、控控制变频频装置和和其它电电机、电电磁阀等等执行元元件，使使输瓶系系统在统统一协调调管理下下，分别别跟踪洗洗瓶机、灌灌装机、杀杀菌机和和贴标机机等不同同的运行行速度，实实时处理理供瓶量量，使整整条生产产线输瓶瓶系统始始终处在在最佳的的供瓶状状态。1.3 本章小小结近几年来来，我国国啤酒产产业得到到了迅速速的发展展，出现现了年产产80万万吨的大大型啤酒酒生产企企业（燕燕京啤酒酒集团）。大大型啤酒酒企业对对啤酒灌灌装线的的自动化化程度和和速度都都提出了了更高的的要求。而而经过为为期几次次的参观观，对我我国啤酒酒饮料生生产厂家家蓝马啤啤酒和青青岛啤酒酒渭南分分公司的的情况进进行了较较深的了了解。正正如前面面章节所所述，我我国的啤啤酒包装装机械还还存在自自动化程程度低、速速度慢、破破瓶率高高、系统统运行不不稳定等等缺陷。随着集散控制系统的日益完善，PLC 在工业控制领域应用的日益广泛，使我们利用先进控制技术改进自动化灌装生产线的控制系统，弥补其不足成为可能。本课题的的目的就就是采用用现代流流行的先先进控制制技术，设设计啤酒酒自动生生产线的的控制系系统，通通过PLLC的控控制实现现啤酒自自动化生生产线的的控制。河南城建学院本科毕业设计（论文） 2啤酒灌装生产线总体设计方案2啤酒灌灌装生产产线总体体设计方方案2.1 啤酒罐罐装传送送带调速速系统要要求要求PLLC根据据瓶流通通过变频频器调整整输送带带的速度度，即PPLC根根据瓶流流情况选选择多段段速控制制，做到到输送带带速度与与灌装机机速度很很好的匹匹配。系统构成成如下图图所示。由由光电检检测开关关检测瓶瓶流速度度，不同同的瓶流流速度对对应变频频器的不不同速度度，由PPLC的的输出端端子去控控制变频频器的多多段速控控制端，实实现速度度的调整整，实现现与灌装装速度相相匹配。PLC变频器光电灌装机瓶子电动机图2.11 系统统构成图图在灌装速速度不变变的情况况下，瓶瓶流速度度必须和和灌装速速度保持持一致，为为了保持持一致，需需要用一一个光电电传感器器把检测测到的瓶瓶流脉冲冲输入到到PLCC，由PPLC控控制变频频器多段段速调速速。2.1.1 方方案比较较方案一：无级调调速基本原理理：变频器控制中间处理单元PLC控制传输皮带电动机变送器（光电传感器.传输电路）图2.22 方案案一方框框图由于变频频器的频频率指令令信号可可以从变变频器的的模拟输输入端子子送入，进进行变频频器的无无级调速速，且其其模拟端端子的输输入信号号可以是是0110V、-10VV+110V、44200mA。因因而我们们将用光光电传感感器检测测瓶流速速度反馈馈信号送送入PLLC与已已知的罐罐装速度度信号做差差得到差差值电压压V，然然后对VV进行处处理，将将处理结结果经中中间处理理单元（DD/A转转换器、电电平匹配配处理单单元等）处处理后变变为连续续的电信信号输入入变频器器的模拟拟信号输输入端，从从而控制制变频器器的频率率连续变变化，让让变频器器改变输输出频率率驱动电电动机，实实现对电电动机的的调速控控制即控控制瓶流流速度与与罐装速速度相匹匹配。使使用该方方法需要要注意两两点：一一是必须须根据变变频器的的输入阻阻抗来选选择PLLC的模模拟输出出模块，二二是必须须选择PPLC的的模拟输输出模块块与变频频器的输输出信号号范围相相一致。方案二：多段速速调速基本原理理：变频器PLC控制电动机传输皮带光电检测器图2.33 方案案二方框框图 通过过变频器器的多功功能输入入端的设设定，即即设定多多级速度度频率，可可以实现现多级调调速运转转，并可可通过外外部信号号选择使使用某一一级速度度，本次次设计为为3级速速度频率率。用PPLC的的开关量量输入输输出模块块控制变变频器的的多功能能输入端端，以控控制电机机的正转转和转速速等，实实现有级级调速。Y0Y1Y2Y3Y4X6X7P COML COM1C COM2STFSTRRHRMRLABCSDSD图2.44 多段段速调速速连线框框图变频器的的多段速速调速可可以通过过RH、RRM、RRL三个个输入端端子的不不同组合合来设定定7个不不同的速速度，并并且速度度多可以以单独的的通过控控制面板板在01200HZ之之间任意意设定，设设定范围围广。第第1、22、3速速在出厂厂时分别别设定为为50HHZ、330HZZ、100HZ，第第477速未设设定，需需通过手手动进行行相关的的设定。如如果将设设定参数数P633设定为为8：RREX（多多段155速选择择），就就可以通通过RHH、RMM、RLL、REEX四个个端子的的不同组组合来设设定155速选择择，但此此时变频频只能单单向运转转，不能能反转运运行。REXRHRMRL转速编号号010010010200013001140110501016011171000811009101010100111101112111013 图22.5 多段速速调速速速段分配配表 用此方法法可以有有两种基基本算法法：算法一：多段调调速之一一次调解解法，即即用光电电传感器器检测瓶瓶流速度度并送入入PLCC与已知知的罐装装速度做做差得到到差值电电压V，然然后对VV进行处处理，得得出需要要调解的的速度段段数，由由PLCC输出以以控制变变频器的的频率控控制端，变变频器改改变输出出频率驱驱动电动动机，实实现对电电动机的的调速即即控制瓶瓶流速度度与罐装装速度相相一致，达达到设计计目的。算法二：多段调调速之渐渐次调解解法，即即用光电电传感器器检测瓶瓶流速度度并送入入PLCC与已知知的罐装装速度做做差得到到差值电电压V，然然后对VV进行处处理，将将V与给给定值进进行比较较，若小小于一定定范围，则则速度降降级，若若大于一一定范围围，则速速度升级级，若在在一定范范围内，则则速度级级数不变变。另外外，如果果转速超超越允许许范围而而过快，则则PLCC的Y33端口输输出L11灯报警警信号;反之如如果转速速低于允允许范围围而过慢慢，则由由PLCC的Y44端口输输出L22灯报警警信号，整整个转速速控制过过程由PPLC输输出以控控制变频频器的频频率控制制端，以以使变频频器改变变输出频频率驱动动电动机机，从而而实现对对电动机机的调速速即控制制瓶流速速度与罐罐装速度度一致，达达到设计计目的。在该方案案中，我我们还增增加了变变频器的的故障反反馈保护护系统，由由变频器器的A端端输出，当当变频器器发生故故障时，反反馈控制制信号经经A端传传送到PPLC的的输入控控制端口口X111端，经经PLCC逻辑运运算后由由Y5端端输出，控控制接触触器KMM4动作作，及时时切断变变频器的的主电源源，起到到保护作作用。2.1.2 方方案选择择与方案案论证方案二的的算法一一调解速速度比较较迅速，但但有时调调解的速速度级差差较大，会会对电动动机有伤伤害，影影响电动动机的寿寿命；方方案一的的算法二二调解速速度较慢慢，虽然然调解速速度的级级差较小小，但比比较平滑滑，有利利于保护护电机，而而且接线线简单，抗抗干扰能能力强，使使用方便便，可靠靠性高，同同用模拟拟信号进进行速度度给定的的方法相相比，这这种方式式的设定定精度高高，成本本低，也也不存在在由飘移移或偏差差过大带带来的各各种问题题。且方方案二能能够对变变频器起起到很好好的保护护作用，能能够及时时避免变变频器因因为故障障而损毁毁。方案一为为无级调调速，调调速精度度高，控控制效果果好，平平滑性好好，但由由于在中中间处理理单元中中出现了了模拟信信号，就就会存在在温漂、信信号电压压差等误误差影响响，且算算法较复复杂，在在选择PPLC时时还要求求根据变变频器的的输入阻阻抗来选选择PLLC的模模拟输入入模块，同同时还要要让PLLC的模模拟输出出模块与与变频器器的输入入信号范范围相一一致，对对于精度度要求不不高的系系统，成成本和效效益比较较差。另另外在多多段调速速中，系系统的控控制信号号为数字字信号，所所以频率率设定值值比较准准确，不不会受温温漂的影影响。且且调速实实现比较较简单，易易于实现现，对于于精度要要求不高高的场合合非常适适用。因因此，综综合考虑虑各方面面因素及及要求，选选择方案案二的算算法二作作为本次次设计的的设计方方案，经经实验论论证后也也是完全全可行的的。2.2灌灌装机灌灌装方法法的选择择由于液料料的物理理化学性性各有差差异，对对灌装也也就有不不同的要要求。液液料由储储料缸灌灌入包装装容器，常常有如下下几种方方法：(1)常常压法灌灌装常压法灌灌装，是是在大气气压力下下依靠被被灌液料料的自重重流入包包装容器器内的灌灌装方法法。常压压灌装的的工艺过过程为：a.进液液排气，即即液料进进入容器器，同时时容器内内的空气气被排出出。b.停止止，即容容器内的的液料达达到定量量要求时时，进液液自动停停止。常压法主主要用于于灌装低低粘度、不不含气的的液料，如如牛奶、白白酒、果果汁等。(2)等等压法灌灌装等压法灌灌装，是是利用储储液箱上上部气室室的压缩缩空气，给给包装容容器充气气，使二二者的压压力接近近相等，然然后被灌灌液料靠靠自重流流入该容容器内的的灌装方方法。等等压灌装装的工艺艺过程为为：a.充气气等压b.进液液回气c.停止止进液d.释放放压力，即即释放瓶瓶颈内残残留的压压缩气体体至大气气内，避避免瓶内内突然降降压引起起大量冒冒泡，影影响包装装质量和和定量精精度。等压法适适用于含含气饮料料，如啤啤酒、汽汽水等的的灌装，可可减少其其所含二二氧化碳碳气体损损失。(3)真真空法灌灌装真空法灌灌装是低低于大气气压力的的条件下下进行灌灌装的方方法。即即让储液液罐内部部处于常常压状态态，只对对包装容容器内部部抽气，使使其形成成一定的的真空度度，液料料依靠两两容器内内的压力力差，流流入包装装容器并并完成灌灌装。真真空法灌灌装的工工艺过程程为：a.瓶抽抽真空b.进液液排气c.停止止进液d.余液液回流，即即排气管管中的残残液经真真空室回回流至储储液箱内内。真空法使使用于灌灌装粘度度低一些些的液料料，如油油类、糖糖浆等。(4)压压力法灌灌装压力法灌灌装是借借助机械械或气液液压等装装置控制制活塞往往复运动动，将精精度较高高的液料料从储料料缸吸入入活塞内内，然后后再强制制压入待待灌容器器中。由由于能够够借助较较大外力力，放可可大大提提高灌装装速度。由于啤酒酒属于含含气饮料料，在其其灌装过过程中一一般采用用等压灌灌装法，即即先向清清洗干净净的玻璃璃瓶中充充入气体体，使瓶瓶内压力力与贮液液缸内的的压力相相等，再再将贮液液缸内的的啤酒灌灌入玻璃璃瓶内的的过程。2.2.1定量量灌装在现代灌灌装生产产线的生生产作业业中，必必须要保保证定量量灌装的的高精确确性，使使灌装量量的误差差保持在在合理的的水平。现行的定定量灌装装方式主主要有量量筒式灌灌装、称称重式灌灌装、电电磁阀灌灌装、电电磁感应应式灌装装。量筒筒式灌装装主要以以机械设设备为主主，与机机械制造造和加工工有很大大的关系系，灌装装速度较较慢，产产品维修修率高；称重式式灌装可可以达到到很高的的精度，但但由于其其称重比比较复杂杂，因而而速度较较慢；电电磁感应应式灌装装原理较较复杂，当当今生产产线上推推广应用用较少，还还处于研研发阶段段；比较较可行的的方法是是采用电电磁阀灌灌装。电电磁阀灌灌装机的的灌装阀阀的开关关由电磁磁阀控制制，灌装装精度更更高，计计时恒压压定量灌灌装原理理，可使使灌装量量的误差差在千分分之五以以下。电电动定量量灌装系系统及电电磁阀控控制计量量装置，可可进行精精确的灌灌装，减减少浪费费。2.2.2啤酒酒灌装流流水线的的基本结结构整个灌装装流水线线的基本本结构如如图3.1、图图3.22、图3.3所示示。整个个流水线线由主传传送带、次次品传送送带、灌灌装装置置、次品品推动装装置、定定位传感感器、次次品检测测传感器器等组成成。电动动机的启启动和停停止，灌灌装装置置向上、向向下移动动和灌装装，次品品的检测测、推动动都是由由PLCC控制的的。流水水线由传传感器实实时监控控，由PPLC控控制，控控制准确确，自动动化程度度高。2.2.3瓶子子的输送送此灌装生生产线的的宽度仅仅够一个个瓶身通通过，且且两端空空隙不超超过两毫毫米，瓶瓶与瓶之之间无空空隙，使使瓶子保保持一条条笔直的的直线。瓶瓶子从理理瓶机出出来后，进进入主传传送带，由由传送带带送到灌灌装区。2.2.4次品品的分离离当灌满的的瓶子从从灌装区区出来后后进入次次品检测测区，当当有次品品通过次次品检测测区时，次次品检测测接近开开关发给给PLCC一个信信号，并并由此启启动次品品推动装装置及次次品传送送带，分分离出次次品后，主主传送带带恢复运运行。河南城建学院本科毕业设计（论文） 3啤酒灌装传送带调速系统设计3啤酒灌灌装传送送带调速速系统设设计3.1系系统概述述近年来，社社会的发发展和进进步对各各行各业业提出了了越来越越高的要要求。机机械化加加工企业业为了提提高生产产效率和和市场竞竞争力，采采用了机机械化流流水线作作业的生生产方式式，对不不同的产产品分别别组成了了自动流流水线。产产品不断断地更新新换代，也也同时要要求相应应的控制制系统随随之改，提提高产品品生产的的效率。在在这种情情况下，硬硬连接方方式的继继电接触触式控制制系统就就不能满满足经常常更新的的要求了了。这是是因为，一一是成本本高，二二是周期期长。在在早期还还出现过过矩阵式式顺序控控制器和和晶体管管逻辑控控制系统统，由于于这些装装置体积积大，功功能少，本本身存在在很多不不足，虽虽然在能能够提高高控制系系统的通通用性和和灵活性性，但均均未得到到广泛应应该。 随随着大规规模集成成电路和和微处理理器的发发展和应应用，在在上世纪纪60年年代出现现了能够够以软件件手段来来实现各各种控制制功能的的革命性性控制装装置可编程程逻辑控控制器（PPLC）。它它把计算算机的功功能完备备、通用用性和灵灵活性好好等优点点和继电电接触式式控制系系统的操操作方便便、简单单易懂、价价格低廉廉等优点点结合起起来了，因因此它是是一种能能够完全全适应于于工业环环境的通通用控制制装置。PPLC和和原来的的控制系系统相比比，增加加了算术术运算、数数据转换换、过程程控制、数数据通信信等功能能，能够够很方便便的完成成大型而而复杂的的任务。可可编程序序控制器器作为工工业自动动化的支支柱之一一，在工工业自动动控制领领域占有有十分重重要的地地位。 众众所周知知，变频频器是利利用电力力半导体体器件的的通断作作用将工工频电源源变换为为另一频频率的电电能控制制装置。在工业生产领域中，变频调速是异步电动机控制的一种比较合理和理想的调速方法，它通过改变定子供电频率来改变同步转速实现对异步电动机的调速，在调速过程中从高速到低速都能可以保持有限的转差率，因而具有高效率、宽范围和高精度的调速性能，能够很好地提高工业生产的效率。在许多工业控制中，由于对生产效率的需要，要求电动机能够调速。过去由于交流电动机调速困难，调速性能要求高的场合一般都采用直流调速，而直流电冬季结构复杂，体积大，维修困难，因此随着变频调速技术的成熟，交流调速正逐步取代直流调速，往往需要进行矢量控制和直接转矩控制，来满足各种生产工艺的要求。利用变频器拖动电动机，起动电流小，可以实现软起动、多段速调速和无级调速，方便的进行加减速控制，是电动机获得高性能，大幅度地节约电能，因而变频器在工业生产和生活中得到了越来越广泛的应用。随着电力力电子元元件的迅迅速发展展，变频频调速的的应用己己越来越越广泛，而而且中、小小功率的的变频器器都有定定型产品品，无需需用户进进行主回回路参数数计算，即即可以按按机械设设备的工工艺要求求直接选选用变频频器。如如能正确确使用，其其寿命可可达100年以上上,消耗耗的功率率也大大大下降，因因此节能能潜力非非常大，最最有效的的节能措措施就是是采用变变频调速速器来调调节流量量，应用用变频器器节电率率为200%50%，效益益显著。 综合合上述可可编程控控制器和和变频器器控制的的诸多优优点，我我们将二二者结合合起来，通通过可编编程控制制器输出出来控制制变频器器的多段段速调速速，让电电动机转转速跟随随检测的的反馈信信号而变变化，实实现对灌灌装啤酒酒传送带带速度的的自动控控制，使使其与灌灌装机的的速度相相匹配，提提高工业业生产的的效率。本本次设计计将可编编程控制制器和变变频器控控制进行行了充分分的结合合运用，将可编程控制器的开关量输出端直接与变频器的开关输入端相连，体现了由新的控制器带来新的控制理念的思想。3.2罐罐装传送送带调速速系统工工艺流程程图3.11 系统统工艺流程程图启动开始状态手动选择速度档位光电开关检测瓶流速度进入PLC计数低速报警L2高速报警L1启动低速启动高速启动中速切断电源是否大于16是否在区间12-16内是否在区间4-8内是否在区间8-12内变频器是否故障是否小于4模式选择 YY Y N NN NN NNY Y YY YY罐装传送送带控