葉 娜，江國龍

（1.河源市高級(jí)技工學(xué)校，廣東河源 517000；2.河源理工學(xué)校，廣東河源 517000）

PLC和觸摸屏在純凈水自動(dòng)灌裝生產(chǎn)線中的應(yīng)用

葉 娜1，江國龍2

（1.河源市高級(jí)技工學(xué)校，廣東河源 517000；2.河源理工學(xué)校，廣東河源 517000）

研究了基于西門子PLC控制的自動(dòng)灌裝生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)。生產(chǎn)線主要由送瓶機(jī)構(gòu)、四工位灌裝機(jī)構(gòu)、封蓋機(jī)構(gòu)、成品搬運(yùn)機(jī)構(gòu)組成。利用S7-300 PLC對(duì)灌裝生產(chǎn)線進(jìn)行編程并仿真，實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)控制，通過觸摸屏控制，實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面交互。

自動(dòng)灌裝生產(chǎn)線；PLC；觸摸屏

0 引言

民以食為天，食以水為先。隨著生活質(zhì)量的提高和環(huán)保、健康意識(shí)的增強(qiáng)，人們對(duì)飲水問題日益重視。其中，純凈水以其突出的優(yōu)點(diǎn)受到市民的歡迎。在大量生產(chǎn)灌裝水企業(yè)的生產(chǎn)線，若用人工灌裝，則生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)效率低下。本文選用西門子PLC、威倫觸摸屏設(shè)計(jì)一條自動(dòng)化程度高、實(shí)時(shí)監(jiān)控等特點(diǎn)的自動(dòng)灌裝生產(chǎn)線。本設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，具有良好的可維護(hù)性，對(duì)提高企業(yè)生產(chǎn)和管理自動(dòng)化水平有很大的幫助。設(shè)計(jì)中選取的是西門子PLC S7-300，可以滿足多種多樣的自動(dòng)化控制需要。

1 自動(dòng)灌裝生產(chǎn)線的工作原理

自動(dòng)灌裝生產(chǎn)線原理圖如圖1所示，生產(chǎn)線通過傳送帶送入，經(jīng)推瓶氣缸推入四工位灌裝機(jī)構(gòu)中轉(zhuǎn)盤A工位，然后依次在B工位定量灌裝，C工位夾持固定后由封蓋裝置封蓋，最后在D工位由成品搬運(yùn)機(jī)構(gòu)取出放入成品庫。PLC、觸摸屏都安裝在控制柜內(nèi)。

圖1 自動(dòng)灌裝生產(chǎn)線原理圖

2 自動(dòng)灌裝生產(chǎn)線的功能要求

針對(duì)企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)情況，灌裝生產(chǎn)線設(shè)計(jì)了相應(yīng)的功能。

（1）運(yùn)行模式。分為自動(dòng)和手動(dòng)兩種，正常運(yùn)行時(shí)采用自動(dòng)控制，發(fā)生故障和檢修調(diào)試時(shí)采用手動(dòng)控制。

（2）互鎖功能。生產(chǎn)線的執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有互鎖功能，由于生產(chǎn)線執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作的先后順序關(guān)系，不能同時(shí)動(dòng)作，相互之間要進(jìn)行條件限制互鎖，確保執(zhí)行機(jī)構(gòu)功能正常運(yùn)行[1]。

（3）急停功能。生產(chǎn)線設(shè)計(jì)急停功能，為應(yīng)對(duì)突發(fā)事件和緊急狀況，按下急停按鈕時(shí)，生產(chǎn)線所有運(yùn)行部件應(yīng)立刻停止運(yùn)行，直到故障排除后，通過復(fù)位生產(chǎn)線才能重新起動(dòng)運(yùn)行。

（4）故障報(bào)警功能。當(dāng)生產(chǎn)線執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行不到位或出現(xiàn)故障時(shí)，能通過觸摸屏顯示故障信息、并通過蜂鳴器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

（5）實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。觸摸屏實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)線運(yùn)行，如歷史數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、故障報(bào)警、產(chǎn)品數(shù)量、運(yùn)行模式。

3 自動(dòng)灌裝生產(chǎn)線設(shè)計(jì)

（1）硬件設(shè)計(jì)。硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。生產(chǎn)線的運(yùn)行由PLC、觸摸屏控制，PLC與觸摸屏通過RS-485通信電纜進(jìn)行通信[2]。PLC輸入電路模塊讀取外部信號(hào)，PLC通過程序運(yùn)行，運(yùn)行結(jié)果由輸出電路模塊控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行，通過傳感器采集生產(chǎn)線動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

（2）PLC程序設(shè)計(jì)。SIMATIC Manager編程軟件是與S7-300 PLC相匹配的編程軟件，是強(qiáng)大的工控編程組態(tài)軟件，該軟件簡(jiǎn)單易學(xué)，能夠解決復(fù)雜的自動(dòng)控制任務(wù)，并具有擴(kuò)展功能。SIMAT?IC Manager編程軟件為用戶開發(fā)、編輯和監(jiān)控自己的應(yīng)用程序提供了良好的編程環(huán)境[3]。自動(dòng)灌裝生產(chǎn)線控制流程圖如圖3所示。

圖2 生產(chǎn)線的硬件結(jié)構(gòu)

4 觸摸屏軟件設(shè)計(jì)

威倫觸摸屏MT6000i軟件提供多種功能器件，可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集處理、設(shè)置參數(shù)、接受各種控制指令，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、報(bào)表輸出、報(bào)警處理等功能。觸摸屏界面結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖3 自動(dòng)灌裝生產(chǎn)線控制流程圖

圖4 觸摸屏界面結(jié)構(gòu)

（1）觸摸屏界面的組態(tài)包括功能按鈕組態(tài)、參數(shù)輸入組態(tài)、曲線顯示組態(tài)、報(bào)警指示組態(tài)等。觸摸屏的各個(gè)界面之間設(shè)置有界面跳轉(zhuǎn)按鈕。

（2）過程可視化。在觸摸屏界面上可動(dòng)態(tài)顯示過程數(shù)據(jù)，比如搬運(yùn)機(jī)械手的當(dāng)前位置等。

（3）生產(chǎn)過程可控制。操作員可以通過觸摸屏操作界面控制系統(tǒng)的運(yùn)行、調(diào)試系統(tǒng)參數(shù)等。

（4）顯示報(bào)警。系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，觸摸屏上便彈出故障顯示界面并伴有報(bào)警燈報(bào)警[4-5]。故障排除確認(rèn)后，生產(chǎn)線方可繼續(xù)運(yùn)行。

（5）信息記憶功能。觸摸屏可以記錄系統(tǒng)運(yùn)行的過程數(shù)據(jù)及信息，例如按時(shí)間順序記錄歷史信息，操作員可以隨時(shí)查閱相關(guān)信息或數(shù)據(jù)。

5 結(jié)束語

本文利用PLC、觸摸屏技術(shù)實(shí)現(xiàn)了灌裝水的自動(dòng)灌裝。該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，自動(dòng)化程度高，提高了生產(chǎn)效率。

［1］梁耀光，余文烋.電工新技術(shù)教程［M］.北京：中國勞動(dòng)出版社，2010.

［2］楊少光.機(jī)電一體化設(shè)備的組裝與調(diào)試［M］.南寧：廣西教育出版社，2009.

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［4］何汪洋，姜莉莉，張燦為，等.基于PLC和觸摸屏的柴油機(jī)機(jī)體清洗裝備的研究［J］.機(jī)電工程技術(shù)，2013（8）：59-61.

［5］江國龍.物料分解系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.電工技術(shù)，2012（4）：39.

Application of PLC and Touch Screen in the Puer Water Automatic-Filling Production Line

YE Na1，JIANG Guo-long2
（1.Heyuan Senior Technical School，Heyuan517000，China；2.Heyuan Technology School Heyuan 517000，China）

this paper mainly studies the automatic filling production line based on Siemens PLC control design.Production line is mainly composed of bottle body,four filling mechanism,block mechanism,delivery agencies.Filling production line to make use of S7-300 PLC programming and simulation,realize the automatic control,through the touch screen control,realize man-machine interface interaction.

automatic filling production line；PLC；touch screen

TP273

A

1009－9492(2014)09－0121－02

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.09.033

葉 娜，女，1981年生，廣東河源人，大學(xué)本科，講師。研究領(lǐng)域：電氣自動(dòng)化。已發(fā)表論文5篇。

(編輯：向 飛)

2014－03－04