西门子模块6ES7223-1PM22-0XA8现货包邮
传统的饮料灌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，在使用过程中，生产效率低，人机对话靠指示灯+按钮+扬声器的工作方式，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可编程控制器(PLC)控制，它使得生产线运行更加平稳，定位更加**，功能更加完善，操作更加方便。
可编程控制器(PLC)是以微处理器为基础，综合计算机技术、自动化技术和通讯技术而发展起来的一种新型工业控制装置。它将传统的继电器控制技术和现代计算机信息处理两者的优点结合起来，成为工业自动化领域中重要、应用多的控制设备。国际电工委员会(IEC)1987年2月颁布的可编程序控制器第三稿中定义：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入／输出(I／O)，控制各种类型机械的生产过程。可编程序控制器及其外围设备都按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充功能的原则设计”。简单说，可编程序控制器是一个专门用于工业控制的通用计算机。
PLC顾及了工业现场的环境，具有可靠性高、抗干扰能力强；功能完善、组合灵活；编程方便；安装、维修简单等特点。因此，在生产流水线，机床设计改造等复杂系统中，PLC代替继电接触控制已成为必然。
在饮料灌装机设备方面，美国、德国、日本、意大利和英国的制造水平相对较高。我们可以通过这些国家的饮料灌装机的发展趋势来确定我们国家于他们之间的差距，应该向哪方面发展才能缩小之间的差距，是我国的饮料灌装机尽快跻身世界先进行列。本文在研究了PLC的特点、基本结构和控制方法的基础上，将PLC技术引入了饮料灌装生产线，设计了基于PLC的饮料灌装设备，并在杭州娃哈哈公司得到了初步应用。
1 PLC的基本结构
PLC本质上是一台用于控制的专用计算机，因此，它与一般的控制机在结构上有很大的相似性。PLC的主要特点是与控制对象有更强的接口能力，也就是说，它的基本结构主要是围绕适于过程控制的要求来进行设计。
一个可编程序控制器系统的基本组成如图1所示，它包括以下几个部分。
(1)CPU模块：CPU模块是可编程的核心模块，它主要由微处理器和存储器两部分组成。
(2)输入／输出模块：输入／输出模块是可编程控制器与现场设备连接的接口。
(3)编程设备：编程设备是可编程控制器系统中重要的外围设备，利用它可以输入、检查、修改、调试用户程序，也可以在线监视可编程控制器的工作情况。
(4)电源模块：电源模块将交流电源转换成可编程控制器所需要的直流电源，是可编程控制器能够正常工作。
2 饮料灌装生产线控制要求
(1)系统通过启动按钮设定为自动操作模式，启动后生产流水线传送带的驱动电机启动并一直保持到停止按钮动作或灌装设备下的传感器检测到一个空瓶子时停止；
(2)当瓶子定位在灌装设备下时，延时1秒，灌装设备开始工作，5秒后自动停止；
(3)瓶子装满饮料后，传送带驱动电机必须自动启动，并保持到又检测到一个新的空瓶子或停止按钮动作。系统工作流程图如图2所示。
图2 饮料灌装生产线PLC控制系统工作流程
3 软件设计
软件采用梯形图编程，由模块化原则划分为相对独立的功能块。由于初始启动电流较大，若以直接通过电流大小判断电机工作状况，则会发生报警误动作。我们采用速动保护，使系统通过软件实现，当启动初始避开报警判断，再进入电流保护检测状态。
软件设计规定了在设定方式下，不同设备的运行状态和在线设备的连锁起／停条件。系统开机后，先检测工作状态选择按钮，任何情况，急停按钮均可停止全部设备，以备突发事故时使用。
本文介绍了永宏PLC在瓶盖除尘机上的应用。永宏新产品B1/B1z系列主机是FBs系列主机的精简版，继承了FBs系列主机性能稳定、抗干扰强的优势，又具有结构简单、的特点。
一 项目简介
1.1 行业介绍
瓶盖生产到拧在成品酒上，这一过程中易沾染灰尘等杂物，本设备就是将生产出的酒盖采用吹洗、真空吸、除静电等手段清除酒盖内外表面污物的专用设备。
图1-1 设备图样
1.2 客户需求
当瓶盖进入区清洗区，装在下方的高压（4.6KV）静电枪，产生大量的正负离子与瓶盖内外壁正负离子中和，在高压气流吹洗下达到除尘的目的，同时固定枪对瓶盖外壁进行吹洗。当瓶盖进入第二清洗区，移动旋转枪嵌入瓶盖内芯吹洗，同时上方拍振装置对瓶盖进行拍振，拍振与运动气流更能使吸附表面的微尘或颗粒脱落，从而达到佳的除尘目的，嵌入瓶盖内芯吹洗次数与时间可在电脑中设定。当瓶盖进入第三清洗区，固定枪对瓶盖内外壁进行高压气洗，同时蛇形静电枪对瓶盖外壁静电除尘。
1.3解决方案
考虑到设备控制工艺要求PLC点数较少，且都为数字量控制信号，所以选用了永宏的新产品B1z系列主机。人机界面选用UniCon 7寸人机界面。此配置在满足产品功能、不降低产品可靠性的前提下，大的节约了成本。
1.4方案背景
永宏新推出的B1/B1z系列主机是FBs系列主机的精简版，仍采用FATEK SoC作为系统核心，具有结构简单、性能稳定、抗干扰强、价格较低等优势。UniCon070S系列人机自带两个通讯口，支持常见的控制器品牌通讯协议。
二 控制系统设计
2.1 硬件配置
该设备的控制核心采用了永宏B1z-20MR2-AC主机，该主机有12点输入，8点输出，自带一个RS-232通讯口。人机界面采用了永宏UniCon070S系列人机，该人机界面为7寸800×480分辨率液晶面板，自带两个通讯口，支持常见的控制器通讯协议。
2.2控制工艺流程设计
瓶盖除尘的个工序是喂料，机器自动把摆放整齐的瓶盖送到除尘工位。第二个工序为静电除尘，装在下方的高压静电枪产生大量的正负离子与瓶盖内外壁正负离子中和，在高压气流吹洗下达到除尘的目的，同时固定枪对瓶盖外壁进行吹洗。第三个工序为震动除尘 ，振动盘对瓶盖进行震动，拍振与运动气流更能使吸附表面的微尘或颗粒脱落，从而达到佳的除尘目的，嵌入瓶盖内芯吹洗次数与时间可在电脑中设定。第四个工序为高压气洗，固定枪对瓶盖内外壁进行高压气洗，同时蛇形静电枪对瓶盖外壁静电除尘。
图2-2 瓶盖除尘工艺流程
2.3 软件设计
2.3.1 PLC程序设计
下图是高压气洗的PLC程序。M100启动清洗流程之后，首先设备自动送料，送料到位，高压**升起，进行高压气洗。高压气洗的次数由用户设定，气洗次数未达到设定值，高压**往复升降、气洗。气洗次数达到设定值，高压**落下，停止气洗，重新送料。
图2-3 高压气洗流程程序
除通过以上传统的编程方式实现流程控制之外，永宏PLC还提供专用的步进梯形图指令。步进梯形图指令专门针对机械动作流程的顺序控制，步进梯形图是以一个步进点（ STEP）为小单元。一个步进点相当于机械部件中的一个步序，每个步序都有动作输出，整台机械或是整个顺序控制的流程，便是一个一个步进点逻辑串联或并联组成，其一步接一步循序执行的环境，使人对机械的运作一目了然，在设计、操作、维护上都相当便捷容易。
2.3.2人机界面程序设计
如下图所示为操作界面，画面包括报警部分、数据设定显示部分、动作指示部分、手自动控制部分。报警部分可侦测除尘机高压报警、低压报警，瓶盖反置、缺失报警等。数据设定显示部分用来设定高压除尘次数，累计除尘件数。动作指示部分用来显示各工位的工作状态及手自动状态等。手自动控制部分用来控制吸尘机、振动盘、静电除尘机等内容。
图2-4 操作画面
三 设备调试
3.1瓶盖异常检测
除尘工艺流程中，要求瓶盖盖口向下放置在瓶盖托上，瓶盖托如下图所示。若瓶盖未放置或反置，将导致除尘枪损坏等异常。通过光电检测，判断瓶盖是否放置及是否颠倒放置可有效地避免故障的发生。当检测到故障时，人机界面会显示瓶盖报警，机器除尘完毕之后停止。
图3-1 瓶托
3.2 其他控制部件
送料机构、静电除尘机构、震动机构、高压除尘枪图如下所示。
图3-6 试机控制柜图
四 总结
4.1实施效果
经调试，设备的控制效果完全满足客户对工艺的要求，及各项技术指标。经过对设备控制工艺的改进以及控制程序的有优化，设备的运行稳定可靠。永宏B1z系列简易PLC在此项目中的应用体现了其可靠性高、抗干扰能力强、的特点。
4.2应用体会
B1/B1z系列PLC是继FBs系列PLC之后推出的简易型PLC，其高速计数、高速脉冲数出及通讯等方面性能较FBs系列PLC稍逊色，但是在简单的逻辑控制及产品的稳定型、可靠性等方面的性能不劣与FBs系列。自2010年B1/B1z系列PLC面市，经过了一年多市场的考验，此小型机得到了客户的认可，在简单控制中发挥了强大的性价比优势，深得客户的青睐