傳統(tǒng)的飲料灌裝生產(chǎn)線的電氣設(shè)備控制系統(tǒng)是傳統(tǒng)的繼電器—— 接觸器控制方式，在使用過程中，生產(chǎn)效率低，人機(jī)對(duì)話靠指示燈+按鈕+揚(yáng)聲器的工作方式，響應(yīng)慢，故障率高，可靠性差，系統(tǒng)的工作狀態(tài)、故障處理、設(shè)備監(jiān)控與維護(hù)只能憑經(jīng)驗(yàn)被動(dòng)的去查故障點(diǎn)。且在生產(chǎn)過程中容易產(chǎn)生二次污染，造成合格率低，生產(chǎn)成本增加。而自動(dòng)化生產(chǎn)線在眾多領(lǐng)域應(yīng)用得非常廣泛，其控制部分常常采用可編程控制器(PLC)控制，它使得生產(chǎn)線運(yùn)行更加平穩(wěn)，定位更加精確，功能更加完善，操作更加方便。

　　可編程控制器(PLC)是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和通訊技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制裝置。它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)信息處理兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中最重要、應(yīng)用最多的控制設(shè)備。國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)1987年2月頒布的可編程序控制器第三稿中定義：“可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入/輸出(I/O)，控制各種類型機(jī)械的生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其外圍設(shè)備都按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充功能的原則設(shè)計(jì)”。簡(jiǎn)單說，可編程序控制器是一個(gè)專門用于工業(yè)控制的通用計(jì)算機(jī)。

　　PLC顧及了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境，具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng);功能完善、組合靈活;編程方便;安裝、維修簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。因此，在生產(chǎn)流水線，機(jī)床設(shè)計(jì)改造等復(fù)雜系統(tǒng)中，PLC代替繼電接觸控制已成為必然。

　　在飲料灌裝機(jī)設(shè)備方面，美國(guó)、德國(guó)、日本、意大利和英國(guó)的制造水平相對(duì)較高。我們可以通過這些國(guó)家的飲料灌裝機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)來確定我們國(guó)家于他們之間的差距，應(yīng)該向哪方面發(fā)展才能縮小之間的差距，是我國(guó)的飲料灌裝機(jī)盡快躋身世界先進(jìn)行列。本文在研究了PLC的特點(diǎn)、基本結(jié)構(gòu)和控制方法的基礎(chǔ)上，將PLC技術(shù)引入了飲料灌裝生產(chǎn)線，設(shè)計(jì)了基于PLC的飲料灌裝設(shè)備，并在杭州娃哈哈公司得到了初步應(yīng)用。

　　1 PLC的基本結(jié)構(gòu)

　　PLC本質(zhì)上是一臺(tái)用于控制的專用計(jì)算機(jī)，因此，它與一般的控制機(jī)在結(jié)構(gòu)上有很大的相似性。PLC的主要特點(diǎn)是與控制對(duì)象有更強(qiáng)的接口能力，也就是說，它的基本結(jié)構(gòu)主要是圍繞適于過程控制的要求來進(jìn)行設(shè)計(jì)。

　　一個(gè)可編程序控制器系統(tǒng)的基本組成如圖1所示，它包括以下幾個(gè)部分。

　　(1)CPU模塊：CPU模塊是可編程的核心模塊，它主要由微處理器和存儲(chǔ)器兩部分組成。

　　(2)輸入/輸出模塊：輸入/輸出模塊是可編程控制器與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接的接口。

　　(3)編程設(shè)備：編程設(shè)備是可編程控制器系統(tǒng)中最重要的外圍設(shè)備，利用它可以輸入、檢查、修改、調(diào)試用戶程序，也可以在線監(jiān)視可編程控制器的工作情況。

　　(4)電源模塊：電源模塊將交流電源轉(zhuǎn)換成可編程控制器所需要的直流電源，是可編程控制器能夠正常工作。

　　2 飲料灌裝生產(chǎn)線控制要求

　　(1)系統(tǒng)通過啟動(dòng)按鈕設(shè)定為自動(dòng)操作模式，啟動(dòng)后生產(chǎn)流水線傳送帶的驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)并一直保持到停止按鈕動(dòng)作或灌裝設(shè)備下的傳感器檢測(cè)到一個(gè)空瓶子時(shí)停止;

　　(2)當(dāng)瓶子定位在灌裝設(shè)備下時(shí)，延時(shí)1秒，灌裝設(shè)備開始工作，5秒后自動(dòng)停止;

　　(3)瓶子裝滿飲料后，傳送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)必須自動(dòng)啟動(dòng)，并保持到又檢測(cè)到一個(gè)新的空瓶子或停止按鈕動(dòng)作。系統(tǒng)工作流程圖如圖2所示。

　　圖2 飲料灌裝生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)工作流程

　　3 軟件設(shè)計(jì)

　　軟件采用梯形圖編程，由模塊化原則劃分為相對(duì)獨(dú)立的功能塊。由于初始啟動(dòng)電流較大，若以直接通過電流大小判斷電機(jī)工作狀況，則會(huì)發(fā)生報(bào)警誤動(dòng)作。我們采用速動(dòng)保護(hù)，使系統(tǒng)通過軟件實(shí)現(xiàn)，當(dāng)啟動(dòng)初始避開報(bào)警判斷，再進(jìn)入電流保護(hù)檢測(cè)狀態(tài)。

　　軟件設(shè)計(jì)規(guī)定了在設(shè)定方式下，不同設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和在線設(shè)備的連鎖起/停條件。系統(tǒng)開機(jī)后，先檢測(cè)工作狀態(tài)選擇按鈕，任何情況，急停按鈕均可停止全部設(shè)備，以備突發(fā)事故時(shí)使用。