基于PLC的饮料灌装机结构及控制系统的设计
摘 要
本次设计的灌装机主要适应用矿泉水、果汁以及纯净水等无气液体的灌装，它具有操作简单、成本低廉及可批量生产等特点，可适用于一些中小企业的灌装生产。它的主要机构有一下几个：供料装置、供瓶装置、托瓶机构、瓶高调节装置以及灌装阀，此外，它的正常运转还需要靠传动系统的带动。它基本的设计方案是：灌装整体布局是呈立式、旋转型，由洗瓶器出来的瓶子通过传送带传送给供瓶装置，由它分瓶、送瓶给托瓶机构；灌装机的液箱内安装有灌装阀，阀头的喇叭口对准了每一个待灌瓶，液箱内的液体由供料装置供给，液体经供料装置供到液箱中，再通过灌装阀流入每一个空瓶内；待瓶灌满后，再由供瓶装置的星形拨轮拨到传送带然后传送出，运送到下一个工序。
本论文通过对饮料罐装生产流水线控制系统的组成的了解,利用PLC的功能和特点设计出了此系统。系统通过开关设定为自动操作模式，一旦启动，则传送带的驱动电机启动并一直保持到停止开关动作或罐装设备下的传感器检测到一个瓶子时停止；瓶子装满饮料后，传送带驱动电机自动启动，并保持到又检测到一个瓶子或停止开关动作，当瓶子定位在罐装设备下时，停顿1秒，罐装设备开始工作，罐装过程为5秒钟，罐装过程应有报警显示，5秒后停止不再显示报警；用两个传感器和若干个加法器检测并记录空瓶数和满瓶数。本课题主要用了PLC，传感器，继电器等。采用它的自动控制能力好的特点，这样可以在生产过程中无需有人控制。同时还介绍了PLC的组成，特点及发展趋势等。
关键词：灌装机；灌装阀；星形拨轮；传动装置；饮料罐装、生产流水线、控制
Abstract
Today, with the development of science and technology , the filling industry has been paid more and more attention. The development of filling industry directly affects the accuracy of liquid filling ,the filling precision not only reflects the development level of the filling machine, but also is a kind of protection of the rights and interests of consumers.
The design of the filling machine is mainly adapted to use for mineral water, fruit juice and water without liquid filling of gas.It has the advantages of simple operation, low cost and mass production characteristics .The filling production can be applied to some small and medium-
sized enterprises of filling production. It has some main institutions,such as feeding device, the
bottle supply device, bottle table institutions, the bottle of high regulator device and the filling valve. In addition, its function also needs to be driven by the drive system.The following is its basic design scheme . Its overall mechanism is vertical and rotary. The bottle which comes from washing device conveys through the conveyor belt transmission to the bottle supply device.The device can let the bottle be separated,and then send these bottles to bottle table institutions;The liquid filling valve is installed in the cabinet, and its valve head is admitted to each bottling. The liquid in the liquid box is supplied by feeding device,and then it is delivered through the filling valve to each empty bottle. After the bottle is filled, the installation of the star dial wheel deliver
-ed them to the conveyor belt and then sent to the next working procedure.
This article describes the basic theory, working principle, structure and transmission part of the filling machine. The use of UG software renders 3D visual effects by drawing its 3D graph.
Key words:filling machine; filling valve; star thumbwheel; transmission device
目录
摘 要 VII
Abstract VIII
1 绪论 1
1.1 本课题的设计内容和意义 1
1.2 本课题的国内外发展概况 1
1.3 本课题应达到的要求 2
2 液体灌装机主体机构的方案设计 3
2.1 灌装机的概述 3
2.1.1 液体灌装机的分类 3
2.1.2 液体灌装机的选择原则 5
2.1.3 灌装的基本方法 6
2.2 灌装机的总体方案 7
2.3 灌装机的供料装置 7
2.4 灌装机的供瓶装置 8
2.4.1 螺旋限位装置 8
2.4.2 星形拨瓶轮装置 8
2.5 灌装机的托瓶机构 9
2.6 灌装机的灌装阀 10
2.6.1灌装阀的定量方法 10
2.6.2 灌装阀的灌装原理 12
2.6.3 灌装阀的密封 13
3 灌装机传动部分的设计计算 14
3.1 电动机的选择 14
3.2 减速器的选择 15
3.3 带传动的设计 15
3.4 中心轴的设计 18
3.4.1 中心轴的材料 18
3.4.2 中心轴的安装 19
3.4.3 中心轴的结构尺寸 20
3.4.4 中心轴的计算 21
3.4.5 轴上键的选择 23
3.5 中心轴齿轮的设计 24
3.5.1 齿轮的材料 24
3.5.2 齿轮的计算 25
3.6 锥齿轮的设计计算 30
3.7 本章小结 35
4 灌装机的设备调试与维护 36
4.1设备调试 36
4.2设备维护 36
5 PLC控制系统的设计 38
5.1 PLC的定义与选择 38
5.2可编程控制器的基本组成 39
5.2.1 CPU单元 39
5.2.2 存储器 40
5.2.3 I/O单元及I/O扩展接口 40
5.2.4 外设接口 41
5.2.5电源 41
5.3可编程控制器的主要特点 42
5.4 可编程控制器的发展趋势 44
5.5 可编程控制器的工作原理 45
6.PLC的编程及应用 47
6.1 PLC编程方法 47
6.2 PLC编程的基本方法 47
6.3典型控制程序 47
7.顺序控制及状态转移图 47
7.1顺序控制 47
7.2 状态转移图的设计法 48
7.3 状态转移的实现 48
7.4 画状态转移图的一般步骤 48
8.饮料罐装生产流水线控制系统设计 49
8.1 设计目的 49
8.2 动作要求 49
8.3 传感器的选择 50
8.4 I/O 分配表 51
8.5 硬件连接图 52
9 结论与展望 53
9.1结论 53
9.2不足之处及未来展望 53
致 谢 54
参考文献 55
参考文献
[1] 黎书文．杂固液混合自动化灌装设备综述[J] ．现代机械，2011，21（5）：3-5．
[2] 张 志．药粉分类设备控制系统研究与开发[D]．河北：河北工业大学，2006．
[3] QB/T 2754-2005，定容式液体定量灌装机标准[S]．北京：中国标准出版社，2005．
[4] 周德鹏．意大利OCME公司生产的4L灌装生产线的改造[D]．华东:中国石油大学，2007．
[5] 李贵平．液体灌装机的分类与选择[J]．江西食品工业，2002，15（4）：61-65．
[6] 柴 兴．告诉分件供送螺杆的结构设计与运动分析[D]．西安：西安工业大学，2009．
[7] 机械设计手册编委会．机械设计手册[S]．北京：机械工业出版社，2001．
[8] 章 杰．U形管换热器密封面修复专用装置的开发研究[D]．兰州：兰州理工大学，2010．
[9] 璞良贵．机械设计第8版[M]．北京：高等教育出版社，2004：103-115，143-236，307-342．
[10] 付靖渝．基于VB的轴系结构设计系统开发[D] ．四川：四川大学，2007．
[11] 杨 俊．齿轮的设计及材料的选择方法[J]．中国电子商务，2010，17（50）：65-98．
[12] Hildebrand K J. Integration of optical and mechanical design based on professional CAD software. Lens
Design, Illumination, and Optomechanical Modeling[J]. SPIE , 1997,3130:121-127.
[13] 陈 耕．润滑剂及添加剂[M]．北京：高等教育出版社，1993：:121-178．
[14] 平 郎．基于UG OPEN的参数化齿轮设计系统开发[D]．合肥：合肥工业大学，2009．
[15] 成大先．机械设计图册[M]．北京：化学工业出版社，2001第一卷：234-300．
[16] 孙 恒．机械原理第7版[M]．北京：高等教育出版社，1999：10-234．
[17] 吴宗泽．机械设计[M] ．北京：高等教育出版社，2001：20-256．
[18] 周开勤．机械零件设计手册第4版[M]．北京：高等教育出版社，1994：89-102．
[19] 潘松年．包装工艺学[M]．北京：印刷工业出版社，1998：93-143．
[20] Andrew D.Cohen.Strategies in Learning and using a Second language [J].Foreign Language Teaching and
Research Press,2000.10
[21] 张 恒．平动啮合齿轮减速器机构设计[D]．北京：北京邮电大学，2010．
[22] 黎书文．杂固液混合自动化灌装设备综述[J]．现代机械，2011，28（8）：16-25．
[23] 屈 平．世界包装机械生产的市场现状及发展趋势[J]．湖南包装，2005,23（3）：5-15．
[24] Rod Ellis.Understanding Second Language Acquisition [M].Shanghai Foreign Education Press,2004.5
[25] Oxford RL.Employing a questionnaire to assess the use of Language Learning Strategies.Applied
Language Learning,1996a.7
[26] 谭庆昌．机械设计[M] ．吉林：吉林工业出版社，2001：15-157．
[27] Mechanical design course design of Andrew D.Cohen.Strategies2003.6
[28] 孙凤兰．食品包装机械设计[M]．北京：印刷工业出版社，2005：20-56．
[29] 赵 淮．包装机械选用手册[M]．北京：化学工业出版社，2001：187-215．
[30] 许林成．包装机械原理与设计[M]．上海：上海科技出版社，1989：56-78．
http://www.bysj360.com/ http://www.bysj360.com/html/5201.html http://www.bysj360.com/html/5200.html
