液体饮料生产线控制系统设计
摘 要随着人们生活水平的提高，对各类饮料的需求也越来越多，饮料的生产逐步向高精度、高速度、自动化方向发展。我国的饮料生产技术起步比较晚，科技含量普遍不高，和发达的国家还存在着不小的差距，因此饮料生产线还有具有较大的发展空间。本论文以现状出发，主要对液体饮料生产线控制系统进行了研究。分析了液体饮料生产线的工作原理，制定了该生产线的控制方案，完成了液体饮料生产线控制系统硬件部分的配置，用PLC来控制液体饮料生产线，实现了液体饮料生产线控制系统的自动化，最后利用组态王软件实现监控系统的设计，使得整个设计实用、形象。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究的现状及发展趋势 1
1.2 课题研究意义和目的 1
1.3 课题研究的内容 1
1.4 液体饮料生产线的类型和灌装方法 2
第二章 总体设计方案 4
2.1 控制方案的比较 4
2.2 控制方案的确定 4
2.3 系统总体设计思路 5
2.4 系统总体设计的具体流程 5
第三章 液体饮料生产线控制系统的硬件设计 7
3.1 可编程控制器的选型 7
3.1.1 PLC的介绍 7
3.1.2 PLC的选型 8
3.2 PLC的硬件接线图 9
3.3 驱动元件的选型 9
3.4 变频器的选型 10
3.5 传感器的选型 10
3.6 托瓶机构的设计 11
第四章 液体饮料生产线控制系统的软件设计 13
4.1 可编程控制器的流程图 13
4.2 可编程控制器的I/O分配图 13
4.3 控制系统PLC程序的开发 14
4.3.1 手动程序的设计 14
4.3.2 自动程序的设计 16
4.3.3 急停程序的设计 19
4.3.4 次品处理程序的设计 19
第五章 监控画面的设计 21
5.1 组态王软件的概述 21
5.2 组态王监控画面的设计 21
5.2.1主界面的设计 21<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
br /> 5.2.2 启动界面的设计 22
5.2.3 控制界面的设计 22
5.2.4 报警界面的设计 23
5.3 组态变量设计 24
第六章 程序的调试和仿真 26
6.1 S7300的通信功能 26
6.1.1 S7300的通信网络 26
6.1.2 MPI通信与连接 26
6.2 仿真调试 26
6.3 模拟调试 29
结束语 31
参考文献 32
致 谢 33
第一章 绪论
1.1 课题研究的现状及发展趋势
近年，饮料生产企业发展迅速，茶、咖啡、果汁、碳酸饮料等饮料品种不断增加，产量也是不断的提高，液体饮料生产设备和技术发展也越来越多。液体饮料生产线可以实现产品从装瓶、检测、加盖、喷墨等一系列完整的路线。
目前，世界上发达国家中，像美国、英国、意大利、德国、日本，在液体饮料生产线方面有较高的制造水平。他们的饮料生产线设备朝着高速、高精度方向发展，现在部分生产线可以在不同要求和环境下对玻璃瓶与塑料容器、碳酸饮料与非碳酸饮料进行灌装。碳酸饮料生产线最高有2000罐／分的灌装速度，德国公司生产线最多有178头灌装阀。非碳酸饮料生产线最高有1500罐／分的灌装速度，灌装阀有50～100头。它的发展趋势是：
一体多用，适合多种瓶型、多种液体的灌装和封口。可进行茶、豆乳和果汁等多种饮料的热灌装，也可以对玻璃瓶和聚酯瓶进行灌装。
（2）质量好、精度高、速度快，目前为了适应饮料的发展，得到最佳的经济效益，液体饮料设备向大型化发展。
（3）机电一体化 这是当前液体饮料灌装设备发展的最为明显的趋势。可编程序控制器（PLC）现已普遍用在液体饮料灌装设备中，大型的灌装设备均采用计算机控制。
1.2 课题研究意义和目的
随着科学技术的发展，人民的生活水平逐渐提高，人们消费的习惯也将会随之发生相应的变化，这就要对消费品的包装进行提高。而液体饮料的包装在包装行业中占有很大的比例，要在液体饮料方面满足社会的需要，就要大力的发展液体饮料的包装技术。
怎样提高产品质量缩短生产周期，降低成本提高生产质量，这也是大多数企业都将面临着如何对生产线的改造和重新设计的问题。
1.3 课题研究的内容
课题的主要内容是液体饮料生产线控制系统的设计，因为德国西门子公司的SIMATIC S7系列PLC，具有功能强、性价比高等优点，能为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，而液体饮料流水线属于中小型系统，因此本设计的控制系统采用西门子S7300的可编程控制器来实现。而课题研究的内容主要集中在以下几个方面：
(1) 总体设计方案；
(2) 液体饮料生产线控制系统的硬件设计；
(3) 液体饮料生产线控制系统的软件设计；
(4) 监控画面的设计；
(5) 程序的调试和仿真。
1.4 液体饮料生产线的类型和灌装方法
（1）液体饮料生产线的类型
（a）直线型
饮料瓶沿着直线运动，进行成排的灌装，如图11所示。直线型生产线是采用分体的结构，即每个灌装头部分都是单一的。这样可以在后期的保养与维护上更加的灵活和方便，操作人员也能很容易的进行操作，并容易懂。由于直线型的灌装机分体的结构对于灌装速度会有一定的影响，所以在一些大型的液体饮料生产企业，一般还是不采用直线型的灌装机。
图11 直线型灌装机
（b）旋转型
旋转型也可称为回旋型，饮料瓶由传送系统或人工送入生产线进瓶机构，饮料瓶由转盘带动绕主立轴旋转运动进行连续灌装，如图12所示。它是液体饮料灌装行业应用最广泛的生产线类型，如汽水、果汁、牛奶等生产，该机主要包括系统的供瓶系统、灌装阀、大转盘、传动部件等组成。本次设计选用了旋转型。
图12 旋转型灌装机
（2) 液体饮料生产线灌装的方法
在对液体进行灌装的过程中，为了保持产品的性能不发生变化，那么不同的饮料就要有不同的灌装方法。一般液体饮料生产线常采用的种灌装方法如下：（a）等压法灌装；（b）常压法灌装；（c）压力法灌装；（d）真空法灌装。其中等压法适用于含气的饮料灌装；常压法适用于不含气体的饮料灌装；压力法适用于粘度比较大的物料；真空法适用于含维生素的饮料灌装。本设计是针对所有的液体饮料的灌装，对比而言选择等压的灌装方法。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究的现状及发展趋势 1
1.2 课题研究意义和目的 1
1.3 课题研究的内容 1
1.4 液体饮料生产线的类型和灌装方法 2
第二章 总体设计方案 4
2.1 控制方案的比较 4
2.2 控制方案的确定 4
2.3 系统总体设计思路 5
2.4 系统总体设计的具体流程 5
第三章 液体饮料生产线控制系统的硬件设计 7
3.1 可编程控制器的选型 7
3.1.1 PLC的介绍 7
3.1.2 PLC的选型 8
3.2 PLC的硬件接线图 9
3.3 驱动元件的选型 9
3.4 变频器的选型 10
3.5 传感器的选型 10
3.6 托瓶机构的设计 11
第四章 液体饮料生产线控制系统的软件设计 13
4.1 可编程控制器的流程图 13
4.2 可编程控制器的I/O分配图 13
4.3 控制系统PLC程序的开发 14
4.3.1 手动程序的设计 14
4.3.2 自动程序的设计 16
4.3.3 急停程序的设计 19
4.3.4 次品处理程序的设计 19
第五章 监控画面的设计 21
5.1 组态王软件的概述 21
5.2 组态王监控画面的设计 21
5.2.1主界面的设计 21<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
br /> 5.2.2 启动界面的设计 22
5.2.3 控制界面的设计 22
5.2.4 报警界面的设计 23
5.3 组态变量设计 24
第六章 程序的调试和仿真 26
6.1 S7300的通信功能 26
6.1.1 S7300的通信网络 26
6.1.2 MPI通信与连接 26
6.2 仿真调试 26
6.3 模拟调试 29
结束语 31
参考文献 32
致 谢 33
第一章 绪论
1.1 课题研究的现状及发展趋势
近年，饮料生产企业发展迅速，茶、咖啡、果汁、碳酸饮料等饮料品种不断增加，产量也是不断的提高，液体饮料生产设备和技术发展也越来越多。液体饮料生产线可以实现产品从装瓶、检测、加盖、喷墨等一系列完整的路线。
目前，世界上发达国家中，像美国、英国、意大利、德国、日本，在液体饮料生产线方面有较高的制造水平。他们的饮料生产线设备朝着高速、高精度方向发展，现在部分生产线可以在不同要求和环境下对玻璃瓶与塑料容器、碳酸饮料与非碳酸饮料进行灌装。碳酸饮料生产线最高有2000罐／分的灌装速度，德国公司生产线最多有178头灌装阀。非碳酸饮料生产线最高有1500罐／分的灌装速度，灌装阀有50～100头。它的发展趋势是：
一体多用，适合多种瓶型、多种液体的灌装和封口。可进行茶、豆乳和果汁等多种饮料的热灌装，也可以对玻璃瓶和聚酯瓶进行灌装。
（2）质量好、精度高、速度快，目前为了适应饮料的发展，得到最佳的经济效益，液体饮料设备向大型化发展。
（3）机电一体化 这是当前液体饮料灌装设备发展的最为明显的趋势。可编程序控制器（PLC）现已普遍用在液体饮料灌装设备中，大型的灌装设备均采用计算机控制。
1.2 课题研究意义和目的
随着科学技术的发展，人民的生活水平逐渐提高，人们消费的习惯也将会随之发生相应的变化，这就要对消费品的包装进行提高。而液体饮料的包装在包装行业中占有很大的比例，要在液体饮料方面满足社会的需要，就要大力的发展液体饮料的包装技术。
怎样提高产品质量缩短生产周期，降低成本提高生产质量，这也是大多数企业都将面临着如何对生产线的改造和重新设计的问题。
1.3 课题研究的内容
课题的主要内容是液体饮料生产线控制系统的设计，因为德国西门子公司的SIMATIC S7系列PLC，具有功能强、性价比高等优点，能为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，而液体饮料流水线属于中小型系统，因此本设计的控制系统采用西门子S7300的可编程控制器来实现。而课题研究的内容主要集中在以下几个方面：
(1) 总体设计方案；
(2) 液体饮料生产线控制系统的硬件设计；
(3) 液体饮料生产线控制系统的软件设计；
(4) 监控画面的设计；
(5) 程序的调试和仿真。
1.4 液体饮料生产线的类型和灌装方法
（1）液体饮料生产线的类型
（a）直线型
饮料瓶沿着直线运动，进行成排的灌装，如图11所示。直线型生产线是采用分体的结构，即每个灌装头部分都是单一的。这样可以在后期的保养与维护上更加的灵活和方便，操作人员也能很容易的进行操作，并容易懂。由于直线型的灌装机分体的结构对于灌装速度会有一定的影响，所以在一些大型的液体饮料生产企业，一般还是不采用直线型的灌装机。
图11 直线型灌装机
（b）旋转型
旋转型也可称为回旋型，饮料瓶由传送系统或人工送入生产线进瓶机构，饮料瓶由转盘带动绕主立轴旋转运动进行连续灌装，如图12所示。它是液体饮料灌装行业应用最广泛的生产线类型，如汽水、果汁、牛奶等生产，该机主要包括系统的供瓶系统、灌装阀、大转盘、传动部件等组成。本次设计选用了旋转型。
图12 旋转型灌装机
（2) 液体饮料生产线灌装的方法
在对液体进行灌装的过程中，为了保持产品的性能不发生变化，那么不同的饮料就要有不同的灌装方法。一般液体饮料生产线常采用的种灌装方法如下：（a）等压法灌装；（b）常压法灌装；（c）压力法灌装；（d）真空法灌装。其中等压法适用于含气的饮料灌装；常压法适用于不含气体的饮料灌装；压力法适用于粘度比较大的物料；真空法适用于含维生素的饮料灌装。本设计是针对所有的液体饮料的灌装，对比而言选择等压的灌装方法。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/3136.html
