啤酒灌装生产线设计

目录

1 前言 (3)

2 总体方案设计 (4)

2.1啤酒罐装传送带调速系统设计要求 (4)

2.2方案比较 (5)

2.3方案选择与方案论证 (8)

3 罐装传送带调速系统分析 (9)

3.1罐装传送带调速系统工艺流程 (9)

3.2输入信息分析 (10)

3.3输出信息分析 (11)

4 罐装传送带调速控制系统硬件设计 (12)

4.1罐装传送带系统总图设计 (12)

4.2电器元件的选型 (13)

5 罐装传送带调速控制系统软件设计 (14)

5.1编程平台介绍 (14)

5.2罐装传送带控制程序设计 (15)

5.3罐装传送带程序的仿真调试 (19)

6罐装传送带调速监控系统软件设计 (20)

6.1MCGS组态软件介绍 (20)

6.2上位机监控画面的组态设计 (22)

6.3实时数据库的变量设置 (22)

6.4脚本程序的设定 (23)

6.5PLC与MCGS的连接 (23)

7 总结 (25)

8 参考文献 (26)

1 前言

近年来，社会的发展和进步对各行各业提出了越来越高的要求。机械化加工企业为了提高生产效率和市场竞争力，采用了机械化流水线作业的生产方式，对不同的产品分别组成了自动流水线。产品不断地更新换代，也同时要求相应的控制系统随之改，提高产品生产的效率。在这种情况下，硬连接方式的继电接触式控制系统就不能满足经常更新的要求了。这是因为，一是成本高，二是周期长。在早期还出现过矩阵式顺序控制器和晶体管逻辑控制系统，由于这些装置体积大，功能少，本身存在很多不足，虽然在能够提高控制系统的通用性和灵活性，但均未得到广泛应该。

随着大规模集成电路和微处理器的发展和应用，在上世纪60年代出现了能够以软件手段来实现各种控制功能的革命性控制装置—可编程逻辑控制器（PLC）。它把计算机的功能完备、通用性和灵活性好等优点和继电接触式控制系统的操作方便、简单易懂、价格低廉等优点结合起来了，因此它是一种能够完全适应于工业环境的通用控制装置。PLC和原来的控制系统相比，增加了算术运算、数据转换、过程控制、数据通信等功能，能够很方便的完成大型而复杂的任务。可编程序控制器作为工业自动化的支柱之一，在工业自动控制领域占有十分重要的地位。

众所周知，变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。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。

随着电力电子元件的迅速发展，变频调速的应用己越来越广泛，而且中、小功率的变频器都有定型产品，无需用户进行主回路参数计算，即可以按机械设备的工艺要求直接选用变频器。如能正确使用，其寿命可达10年以上,消耗的功率也大大下降，因此节能潜力非常大，最有效的节能措施就是采用变频调速器来调节流量，应用变频器节电率为20%～50%，效益显著。

综合上述可编程控制器和变频器控制的诸多优点，我们将二者结合起来，通过可编程控制器输出来控制变频器的多段速调速，让电动机转速跟随检测的反馈信号而变化，实现对灌装啤酒传送带速度的自动控制，使其与灌装机的速度相匹配，提高工业生产的效率。本次设计将可编程控制器和变频器控制进行了充分的结合运用，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。

2 总体方案设计

2.1 啤酒罐装传送带调速系统设计要求

要求PLC根据瓶流通过变频器调整输送带的速度，即PLC根据瓶流情况选择多段速控制，做到输送带速度与灌装机速度很好的匹配。

系统构成如下图所示。由光电检测开关检测瓶流速度，不同的瓶流速度对应变频器的不同速度，由PLC的输出端子去控制变频器的多段速控制端，实现速度的调整，实现与灌装速度相匹配。

图2.1 系统构成图

在灌装速度不变的情况下，瓶流速度必须和灌装速度保持一致，为了保持一致，需要用一个光电传感器把检测到的瓶流脉冲输入到PLC，由PLC控制变频器多段速调速。并且可以在MCGS上做到上位监控。

2.2 方案比较

本次设计我们初构了两个设计方案 方案一：无级调速 基本原理：

图2.2 方案一方框图

由于变频器的频率指令信号可以从变频器的模拟输入端子送入，进行变频器的无级调速，且其模拟端子的输入信号可以是0~10V 、-10V~+10V 、4~20mA 。因而我们将用光电传感器检测瓶流速度反馈信号送入PLC 与已知的罐装速度信号做差得到差值电压V ，然后对V 进行处理，将处理结果经中间处理单元（D/A 转换器、电平匹配处理单元等）处理后变为连续的电信号输入变频器的模拟信号输入端，从而控制变频器的频率连续变化，让变频器改变输出频率驱动电动机，实现对电动机的调速控制即控制瓶流速度与罐装速度相匹配。使用该方法需要注意两点：一是必须根据变频器的输入阻抗来选择PLC 的模拟输出模块，二是必须选择PLC 的模拟输出模块与变频器的输出信号范围相一致。 方案二：多段速调速 基本原理：

图2.3 方案二方框图

通过变频器的多功能输入端的设定，即设定多级速度频率，可以实现多级调速运转，并可通过外部信号选择使用某一级速度，本次设计为3级速度频率。用PLC 的开关量输入输出