基于plc的旋转灌装机控制系统设计-本科学位论文.doc
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1、江苏大学本科毕业设计继 续 教 育 学 院C o l l e g e O f C o n t i n u i n g E d u c a t i o n Of J i a n g s u U n i v e r s i t y本 科 毕 业 论 文基于PLC的旋转灌装机控制系统设计学生学号: 学生姓名: 专业班级: 指导教师姓名: 指导教师职称: 年 月 基于PLC的旋转灌装机控制系统设计专业班级: 学生姓名: 指导教师: 教师职称:摘 要食品机械是专为食品工业服务的,包装机械大约有70%是为食品包装服务的,特别是近年来饮料工业迅速发展,使得液体灌装设备的需求大量增长。美国、日本等国的包装设备
2、正在向高效率、高精度、高自动化程度方向发展。我国的包装机械起步较晚,主要是采用引进一消化的发展模式,虽能满足生产需求,但技术含量不高,特别是对光、磁和计算机等先进技术的应用较少,从而使得我国包装机械的包装精度和运行稳定性同国外设备相比存在着较大差距。本论文对集清洗、灌装、加盖三合一体的旋转型灌装机一XG-24128进行控制系统研究,使其对500ml PET瓶灌装速度可达18000BPH以上,单个封盖头的工作效率可达2000-2200瓶/小时,灌装容量误差不大于3%。,在高速灌装下能够实现高的灌装精度和运行稳定性,自动生产可以实现无瓶不灌装和无瓶不加盖。并对XG-24128型灌装机的关键技术-一
3、个伺服泵同时控制两个灌装头并实现连续灌装的控制设计进行研究。首先,对XG-24128型灌装机进行控制系统方案设计。在研究XG-24128型灌装机整体结构的基础上分析其灌装的工艺流程,并根据设计要求确定灌装机控制系统的整体方案。其次,明确控制系统的硬件配置。根据灌装机的设备状况和工艺要求,确定PLC的类型及相关模块,对I/O 口进行定义,并对伺服电机、步进电机和其他电器元件进行选型和布置。接着,对XG-24128型灌装机的关键技术-一个伺服泵同时控制两个灌装头并实现连续灌装的控制设计进行研究。分析连续灌装时灌装头位置的确定,对灌装速度进行初步分配,并对其换向机构进行研究。最后,在硬件配置的基础上
4、,对XG-24128型灌装机进行控制系统的软件设计。在对XG-24128型灌装机控制过程进行分析的基础上编制相应的程序和系统软件,实现其灌装流程。进行人机界面的设计,使PLC和触摸屏配合使用,充分发挥触摸屏的优势使系统操作更方便快捷。关键词:灌装机,PLC控制,伺服泵,运动控制,连续灌装IIIBased on the PLC rotary filling machine control system designAbstract:The foodstuff machinery serves the whole food industry, and the about 70 percentof
5、packing machinery serves the foodstuff packaging, especially, beverage industryrapidly develops recently so that there is an increased demand for liquid fillingequipment. There is a new tendency among the packaging equipment of America andJapan towards the direction of high efficiency, high accuracy
6、, and high automation.Domestic packaging machinery developed late, and it principally used thedevelopment mode of import-absorb, although it can meet the demand for production,the technology content is low, especially, it hardly applies advanced technology suchas photo, magnetic and computer and so
7、on. Therefore, there is a great gap betweenthe packaging accuracy and stability of the domestic packaging machinery and theoverseas equipment. The thesis emphasizes on researching on the control system of XG-24128 rotaryfilling machine which integrates washing, filling and spinning caps. The machine
8、ryfills the 500ml pet bottle at a speed of 18000BPH, the efficiency of single tip sealinglid can reach 2000-2200 bottle/hour, and the blunder of filling capability isnt morethan 3%o, so that it can maintain high accuracy and stability at high speed, moreover,the automatic production can reach the go
9、al no bottles no filling, no stopper.Meantime, the thesis also research the key technology of XG-24128 that the fillingsection uses one servo pump to control two tips filling fluid in order to improve thefilling speed and continuous filling.Firstly, this article designs the program of control system
10、. On the basis ofresearching the whole structure of XG-24128, it analyses the process flow of thefilling and determines the whole program of the control system of filling machineaccording to the demand of design.Secondly, this article defines the hardware collocation of control system. Itdetermines
11、the type and correlation module of PLC, defines the I/O in light of theprocess requirements and equipment status of filling machinery, and selects andarranges such electrical sections as servo and feeler search.Furthermore, the article researches the key technology of XG-24128 that thefilling sectio
12、n uses one servo pump to control two tips tilling fluid in order to improvethe filling speed and continuous filling, analyses how to locate the tips filling fluidduring the continuous filling, distributes the speed of filling, and researching thereverse mechanism.Finally, the paper designs software
13、of control system of XG-24128 filling machineon basis of hardware collocation. On basis of analyzing control procedure it draws uprelevant programs and system software with a view to achieving the filling process.While designing software it tries to design HMI of the filling machine.Key words: Filli
14、ng machine, PLC control, Servo pump, Kinesis control, Continuousfillin目 录中文摘要. IIAbstract. III第1章绪论. 11.1论文研究的背景和意义.11.2灌装技术在国内外的研究现状.21.3灌装机械概述.31.3.1基本概念.31.3.2灌装机的分类.41.4 PLC简介.61.4.1PLC的特点.61.4.2PLC的应用范围.7第2章XG-24128型灌装机控制系统方案设计.102.1XG-24128型灌装机的工艺要求.102.2XG-24128型灌装机的整体结构.102.3XG-24128型灌装机控制系统
15、的方案设计.132.3.1电气控制系统的组成.132.3.2XG-24128型灌装机的工艺流程.142.3.3 XG-24128型灌装机的控制方案.15第3章XG-24128型灌装机控制系统硬件设计.173.1 PLC控制系统设计.173.1.1 PLC选型.183.1.2输入/输出点的确定IV.223.2执行机构的选择.263.2.1伺服电机控制设计.263.2.2步进电机控制设计.303.2.3其他执行机构控制设计.323.4硬件配置图.363.5本章小结.38第4章XG-24128型灌装机灌装关键技术研究.384.1灌装流程.394.2复位.414.3灌装.424.3.1初次吸液.424
16、.3.2灌装头位置的确定.434.3.3灌装速度的确定.444.4换向.494.4.1换向流程.494.4.2换向参数设计.51第5章XG-24128型灌装机控制系统软件设计.535.1灌装机PLC控制程序设计.535.1.1PLC控制系统软件设计思想.535.1.2PLC编程软件GX Developer简介.565.1.3控制程序设计.585.2人机界面设计.64第6章结朿语.67参考文献.6866第1章 绪论1.1论文研究的背景和意义随着全球经济的快速发展,人们对包装品的需求越来越大,而且与传统包装工业相比,包装技术向精确、节约、高效型方向发展,从而使得包装机械不论在技术还是在制造水平上都
17、需要新的突破1。全球包装机械无论是从技术、产品或市场占有情况等诸多方面比较,美国和日本称得上是包装强国,德国和意大利紧随其后。美国是世界工业的领头羊,因其包装工业起步较早,发展至今已有完备的包装工业体系。其包装设备与其他产品一样,以高、精、尖著称,而且由于计算机信息技术比其他国领先,且计算机在工业中的使用和普及比其他国家都早,所以计算机技术被广泛应用于包装机械中,较早地形成了机电一体化控制模式2。日本与美国相比,起步相对较晚,但60年代至90年代,日本包装业大量引进先进技术,并在此基础上消化吸收,成果显著,使其包装工业的制造水平持续快速发展。日本小型和微型电子技术较为成熟,所以其包装工业虽然起
18、步较晚,但在消化他国的技术中,将其擅长的微电子技术应用其中,特别是后来的工业机器人技术和模块化技术等的应用,为包装工业的发展提供了更多的空间,至今仍影响着包装机械的走向。与美国和日本的包装机械不同,德国的包装机械在制造技术和包装性能上有其独有的优势,特别是啤酒和含气体饮料的灌装设备解决了气泡和遗漏等灌装难题,实现了高速灌装。德国包装机械的另一特点是率先实现了包装机械的成套性,中大型包装设备可以同时实现对包装容器的预处理、称重、包装、封口等多个工序3。意大利着重发展其食品包装机械,在外形上对其他国家的包装机械进行一定程度的改良,而且更注重包装生产的稳定性。美国和日本等发达工业国家发展工业之时正是
19、我国制造工业的低谷,包装机械与其他工业产品一样也是新中国成立之后才开始起步的。包装工业的发展期主要是改革开放之后,随着我国经济开始迅速发展,人民的消费水平也大大增强,从而使得生产设备特别是包装机械的需求变得空前紧缺。此时为了提高我国包装工业的技术水平,大量进口国外的先进技术和生产线,消化吸收并进行改良,发展自己的包装工业34。食品机械是专为食品工业服务的,包装机械大约有70%是为食品包装服务的,特别是近年来饮料工业发展迅速,使得液体灌装设备的需求大量增长。传统的灌装机或灌装生产线对灌装环境的要求较高,比如灌装材料含气体和不含气体、常温灌装和高温灌装、塑料容器和玻璃容器抑或金属容器等,都有其专用
20、的灌装生产线,且不能互用。在灌装机方面,特别是液体灌装机产品上,国外发达国家尤其是美国和日本的灌装设备精度高,灌装自动化程度高,且同一型号的灌装机可以实现不同规格、不同灌装介质和不同灌装容器的灌装,大大拓宽了包装机械的使用环境。除此之外,近年来美国和日本等发达工业国家的灌装机在灌装速度上也有很大提升,Krones公司生产的灌装机灌装头的数量已可达178头,灌装机直径大至5米,且可以实现灌装机直径增大转速提升的情况下保证灌装容器的稳定性2。灌装生产效率、灌装质量和生产自动化程度的提升很大程度上推动了灌装机械的发展。我国灌装设备的制造水平与这些国家相比还存在比较大的差距,国内灌装机生产企业规模小,
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