【机械类毕业论文中英文对照文献翻译】PLC在啤酒灌装生产线上的应用
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机械类毕业论文中英文对照文献翻译
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附录1：外文翻译PLC在啤酒灌装生产线上的应用张天霞 董锋 袁浩天津大学电气与自动化工程学院天津市过程检测与控制重点实验室，天津300072电子邮件：摘要为了使啤酒灌装生产线的操作自动化，高效化，需要优化各个分段的控制。安装瓶子是啤酒灌装生产线的第一个子部分。其控制功能的实现对整个生产线的顺利运行起着重要的作用。针对装配过程中自动控制问题，采用PLC（可编程控制器）技术实现控制系统结构和控制程序的设计。在控制系统的项目中，根据运行状态设计了作为关键部件的电机和电磁阀的功能。根据不同的操作，及时调整提高系统效率。同时，在监控运行状态和程序设计的基础上，对系统故障进行诊断，并进行适当的控制处理，实现了配置过程的自动化，高效稳定运行。关键词：啤酒灌装，安排工艺，控制系统，PLC1 引言PLC是一个工业控制设备，其核心是微处理器。它结合了传统的继电器控制系统和计算机技术，具有控制功能强，可靠性和稳定性高，抗干扰能力强，易编程，维护量少等优点。近年来，PLC在工业自动化控制，机电一体化和传统产业转型中得到了广泛的应用1-3。PLC在啤酒生产线上的应用可以显着提高自动化水平，提高生产效率4。根据啤酒生产的特点和要求，啤酒生产过程可分为两部分，一部分是啤酒酿造生产线的过程控制，包括糖化，发酵，过滤，稀释和储存。另一个是啤酒灌装生产线的运动控制。啤酒灌装生产线系统一般包括安装瓶子，清洁瓶子，灌装，压盖，贴标签，检测异物和包装。每个部分的技术要求可以根据相应的控制功能独立实现。作为整个瓶子灌装生产线的第一个子部分，布置瓶子部分对于保证整条生产线顺利运行起着重要作用。通过跟随由伺服电机控制的倾斜传送带1将啤酒瓶在料斗中的随机装载逐个分开，当瓶子到达传送带1的顶端时，它垂直落在主传送带2上，然后跟随传送带2到达传送带的端部。最后，机械臂抓住瓶子并将其翻转过来，然后将其装入下一小节（清洁瓶子部分）。在这个过程中，会遇到很多问题，例如堆放的瓶子的随机性可能影响传递速度；为了保证啤酒瓶位于传送带1的中部，防止瓶子掉落，需要检测并控制位于传送带1侧面的瓶子;落瓶速度和时间的控制问题；在下降过程中保证瓶子保持向上；机械臂的运动如何与下一小节配合；主输送机和落瓶之间的速度匹配等等。为解决安装瓶的工艺问题，采用PLC技术实现自动控制。它消除了繁重的体力劳动，提高了生产效率，降低了生产成本，大大提高了自动化水平，确保了安全稳定，并具有较强的操作性。2 控制系统的需求和结构为了构建整个生产线集中控制和监控的统一平台，需要设计整条生产线的结构。在这个结构中，每个子部分不仅独立地完成本部门的控制要求，而且还与整个生产线的其他部分进行沟通和协调。整个啤酒生产过程包括啤酒酿造生产线的过程控制和啤酒灌装生产线的运动控制。这两部分中的任何一部分都由一些不同的小节组成。每部分通过CC-Link现场总线连接，实现控制层和设备层之间的通信。主站通过以太网技术与计算机通信5。控制系统的结构如图1所示。啤酒酿造系统具有与啤酒灌装系统并行的控制系统结构。计算机可以通过以太网访问，监控和控制两条生产线的操作。以实现啤酒灌装生产线自动控制系统为例，分析介绍了灌装瓶的控制过程，因为其他子部分的控制功能的实现是相似的。图2中显示了排列瓶子部分的设备。图1控制系统的结构首先，瓶子由传送带1传送。在传送过程中，步进电机旋转并驱动凸轮以移动瓶子，以确保瓶子停留在传送带1的中间并防止他们从侧面滑倒。为了处理传送带1中瓶子太多或长时间没有瓶子的情况，伺服电机4控制和调节传送带1的速度。1-8：光电传感器; 9,10：电感式传感器; 11,12：步进电机;13：电磁阀1; 14：电磁阀2图2排列瓶子装置当瓶子到达传送带1的顶端时，它会落到传送带2上。在落下之前，根据瓶子的方向，换句话说，瓶子的底部方向和瓶子的顶部方向，电磁阀1打开或关闭，以控制气泵，使瓶子向上，向下捅瓶，保证瓶子向上倾倒。并且根据位于倾斜传送带1旁边的同一水平面上的两个光学传感器1和2的时间差已经检测并记录了瓶子方向。在下落期间，电磁阀2控制喷射装置，它安装在下落轨道的中间，向上吹，以减慢瓶子的速度并防止瓶子破裂。当传送带2开始时瓶子已经落下，并且另一瓶由传送带2的端部处的机械臂等待进入下一个子部分时，驱动传送带2的AC感应电机的速度，调整到较低，以便在第二瓶进入之前有足够的时间让第一瓶进入下一个过程。如果不是以前的状况，并且瓶子正在下降，则将交流感应电机的速度调整到中等。这是因为如果速度很高，当瓶子落到皮带2上时，瓶子会倒下。如果交流感应电机以中速运行1.5s，而没有检测到落瓶，则表示瓶子有落瓶信息被认为是错误的。发生这种情况可能是由于诸如人为因素等干扰使光电传感器5发出信号，这些信号错误地认为瓶子正在掉落。如果发生这种情况，或者瓶子已经掉落在皮带2上，或者没有出现在以前的情况，则将交流感应电机的速度调整到较高以加速工艺过程。当瓶子到达皮带2的末端时，它会卡在那里。 然后机械臂抓住瓶子并翻转，这是由三个伺服电机驱动的三个自由度。如果下一小节准备抓住即将到来的瓶子，机械臂将把瓶子放在下一小节的喷嘴上，然后返回起始位置准备处理下一个瓶子。 下一小节为捕捉即将到来的瓶子准备的信息来自作为主站的排列瓶子部分和通过CC-Link现场总线6的本地站清洁瓶子部分之间的通信。3 控制系统设计根据控制系统的操作要求，主要控制对象为伺服电机，交流感应电机，步进电机和电磁阀。用于配置瓶子的传感器包括光电传感器和电感式传感器。为解决这些设备的控制问题，主要依据各设备的控制功能来实现，应用PLC技术进行设计和实现。 配置瓶的控制器是PLC，包括CPU，定位模块，输入/输出模块，CC-Link通讯和控制模块，CC-Link输入/输出模块。 此外，控制系统包括伺服驱动器，步进电机驱动器，变频器等。在系统硬件连接期间，一些输入输出设备连接到PLC输入/输出模块，PLC直接与它们通信。一些输入和输出设备连接到CC-Link输入/输出模块，然后按照某种通信协议，CC-Link输入或输出信号7，以实现与PLC的通信。3.1 变量分配据技术要求，系统的设计需要分配PLC的输入/输出地址，内部继电器，数据寄存器和定时器，也就是软件组件的分配。 表1和表2列出了软件组件的分布情况。表1 输入/输出地址软组件功能X140光电传感器1确定瓶子方向并启动步进电机1X141光电传感器2确定瓶子方向并启动步进电机1X144光电传感器3启动步进电机1X146光电传感器4控制电磁阀2和戳瓶X147光电传感器5控制电磁阀2和吹瓶X20光电传感器6确定传送带2的开始X21光电传感器7确定下方传送带2的末端X26光电传感器8确定在上面传送带2的末端X143电感式传感器1步进电机1原点X145电感式传感器2步进电机2原点Y40逆变器启用Y46逆变器 前锋。Y47逆变器相反Y48逆变器高速Y49逆变器中等速度Y4A逆变器低速 Y4B逆变器停止Y161电磁阀1打开瓶子Y160电磁阀2吹瓶Y163步进电机驱动器1正转/反转Y164步进电机驱动器1.启用Y166步进电机驱动器2正转/反转Y167步进电机驱动器2启用表2 内部继电器，数据寄存器和定时器软组件功能M0瓶子卡在输送机的开始处皮带2M30瓶子在输送带2的端部低处M1瓶子被戳破时，战斗接近彼此M20启用步进电机1M21启用步进电机2M31传送带末端有一个瓶子皮带2，低速旗帜M32瓶子已经倒下，传送带2低速度标志D10战斗输入信息D20战斗输出信息D100队列中的瓶子数量T0延迟判断瓶子是否卡住传送带2的开始T20延迟判断瓶子是否处于低位传送带2的末端T1判断是否战斗的时间下限在皮带1高速时彼此靠近T2判断战斗时间的上限在皮带1高速时彼此靠近T6判断是否战斗的时间下限在皮带1高速时彼此靠近T9在这个过程中使用的延迟计时器吹瓶T7判断战斗时间的上限在皮带1高速时彼此靠近T22吹瓶延迟3.2 控制系统功能设计控制系统的设计主要是根据工艺要求，编制程序流程图，设置和编写程序，包括编写软件程序和设置/将PLC参数和伺服电机控制参数写入PLC CPU，设置变频器参数和伺服电机驱动器参数。整个控制过程分为传送带1的控制，两个吹风装置的控制，传送带2的控制，机械臂的位置控制以及系统报警和紧急停止。接下来，从这些方面介绍控制方案和程序流程的设计。 图3是倾斜传送带1和步进电机的现场实物照片。倾斜的输送带1控制输送瓶子：如果M300 = 0，也就是说，系统已经初始化并且没有停顿地运行。在这种情况下，传送带1的速度控制如下。如果瓶子在被戳穿时彼此相邻，则传送带1的速度被调整到较低。如果不是在这种情况下，当传送带1上的瓶子的数量大于4时，传送带1的速度被调整到较低；当传送带1上的瓶子的数图3 倾斜传送带1和步进电机的现场照片量小于或等于4时，传送带1的速度被调整到较高。定位模块由PLC控制，控制伺服驱动器调整并控制伺服电机4的速度8。传送带1的速度调节流程图如图4所示。步进电机旋转控制调整瓶位置：步进电机1根据X140和X141的输入信号进行控制。步进电机2根据X143的输入信号进行控制。步进电机的旋转控制使瓶子停留在传送带1的中间，而不会偏向两侧。PLC控制步进电机驱动器的方向信号和启动信号。定位模块为步进电机驱动器提供脉冲信号。然后步进电机驱动器控制并调整步进电机。 步进电机旋转控制的流程图如图5所示。电磁阀1控制瓶子：根据来自安装在倾斜传送带1旁边同一水平面上的光学传感器1和2的信号，传送瓶子的数量，以及记录由检测到的时间差确定的瓶子的方向。在程序中，如果X140 = 1且X141 = 0，D10 = 0。否则，如果X140 = 0且X141 = 1，则D10 = 1。通过FIFW指令，包括传送带1上的瓶子的方向和数量的消息被记录在团队中。当瓶子到达传送带1的顶端时，通过FIFR指令，先前记录的信息被读入D20。如果D20 = 0，则需要打开电磁阀1以控制棒状物戳刺瓶子的顶部以确保瓶子向上脱落；如果D20 = 1，则表示根据机械设计，瓶子将不会被戳破而向上脱落。在这种情况下，电磁阀1需要关闭。同时，瓶子的数量不足一个。电磁阀2对吹瓶的控制：当X147的信号等于1，表示瓶子正在下落时，需要打开电磁阀2打开喷射装置，以减慢喷射装置的速度落瓶并防止瓶子破裂。 如果X20发出信号，表示瓶子已经落到传送带2上，控制系统应停止吹气。否则，由于传送带2的驱动，瓶子会翻滚。为防止来自X20的信号可能出现故障并提高系统可靠性9，当电磁阀2打开时，开始0.8s的延迟，这足以使瓶子完成图4输送带1的速度调节流程图图5步进电机旋转控制流程图降落过程。如果时间到了，而X20仍然没有信号，系统将通过软件控制停止吹风。图6是用于滴落过程的两个吹塑装置的现场实物照片，包括电磁阀1和电磁阀2。传送带2将瓶子运送到下一小节的控制：当M300 = 0时，也就是说，系统已经初始化并且没有停顿地运行。在这种情况下，执行交流感应电机的三步调速。 变频器的频率由PLC控制，调节交流感应电机的速度，以驱动和控制传送带210。 当光电传感器7和8同时检测到瓶子时，表明在传送带2的末端有一个瓶子，AC感应电机调整到低速。 否则，表示在传送带2的末端没有瓶子。在这种情况下，当光学传感器5检测到信号时，表示瓶子是通过直立管道落下，交流感应电机调整到中速。在电磁阀2不打图6滴注过程中吹瓶的装置开的情况下运行1.5s后，这意味着在传送带2上没有瓶子或瓶子落下，AC感应电机被调整到高速。传送带2的速度流程图如图7所示。图7传送带2的速度流程图控制机械臂将瓶子运送到清洁瓶子部分：机械臂由三个伺服电机驱动，它们分别控制机械臂在上下左右方向的运动，旋转方向。一旦系统开始运行，图8机械臂的现场照片机械臂已经初始化，以保持在由软件程序控制的起始位置。当瓶子到达皮带2的末端时，它会卡在那里。然后机械臂从瓶子的起始位置移动到右上方，并打开由电磁阀控制的气体夹爪。之后，它向下移动到瓶子顶部并关闭气爪，以抓住瓶子。然后它移动到下一小节喷嘴正上方，并将瓶子翻过来。当下一小节准备抓住即将到来的瓶子时，机械臂将瓶子放在喷嘴上，然后返回起始位置准备下一瓶。如果下一小节没有准备抓住即将到来的瓶子，机械臂将在上面等待。图8是机械臂和传送带2末端的现场实物照片。在这张照片中，机械臂已将瓶子放在喷嘴上并返回到起始位置。4 故障诊断与处理作为啤酒灌装生产线的第一部分，如果在运行过程中发生故障，安排瓶子部分需要暂停操作，以防止瓶子在传送带2上的积聚或其他危险像瓶子破裂。有两种情况会导致系统暂停。如果发生任何一种情况，系统将发出警报并暂停。条件1：瓶子保持静止在传送带2的开始处（光电传感器6保持有一个信号，表示有瓶子粘在那里；或者传送带2由于某些原因不运转）。条件2：有些瓶子在传送带2上翻滚，导致后续过程无法继续。在运行期间，如果安装在传送带2的开始处的光电传感器6保持3s的信号，则意味着瓶子粘在那里并且M0设置为1。在传送带2的末端，如果当光学传感器8安装在光学传感器7上时没有信号时，
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