0. 引 言

近年来，随着人们的消费水平不断提高，饮料产业发展迅速，灌装饮料备受人们青睐，人们对于灌装饮料的需求量增加，促使设备快速更新换代，灌装生产线设备应运而生。一些生产饮料、口服液等饮品的灌装生产线，必将为食品药品行业的发展注入新动力。此外，灌装生产系统的研究能促进我国灌装生产线快速发展，使一体化流水线设备技术不断得到改革与创新，进一步提高了灌装工作效率和产品质量。

本次系统设计主要采用电气自动控制来实现自动灌输包装，利用三菱PLC为核心来提前设定好所需要的灌输时间、包装密封时间和装运时间，剩余工作通过本产品

的自动灌输系统来完成，提高企业的生产效率和成本。其主要由传送带、灌输系统、检测系统、密封包装系统、装运系统和动装置构成。多功能自动灌装系统是以PLC控制电动机驱动的自动灌装加工装置，其制动过程利用了典型的梯形图控制。PLC控制的多功能自动灌输系统具简单、精度高、抗干扰性强的特点，能在工作环境较恶劣的场合进行工作，一体化流程，并且具有故障检测和运行指示灯功能，可以及时发现问题所在。本文主要针对饮料加工设计了三菱FX2N-32M系列PLC的I/O分配和外部接线图，并按其实际工作过程及工艺要求进行模拟仿真运行，运行结果与实际生产要求相同。

1. 系统结构和控制功能的分析
   1. 多功能一体化自动灌输系统主要适用于饮料、纯净水等饮品加工工艺流程，对饮料等灌输可以实现灌装、包装密封及装运的自动一体化，其工作的主要流程为：启动。按“启动”按钮，工作指示灯（绿灯）亮，传送带工作。

1. 2. 空瓶检测。当传送带上的空瓶经过空瓶检测传感器X1时，空瓶计数器计数并显示，当达到一定数值时（根据需求自己设定，本设计用99999999来演示），报警提示灯Y11亮起。
   3. 灌装设备工作。当传送带上的空瓶运输经过空瓶定位检测传感器时，灌输设备检测到空瓶后1 s后开始进行灌输工作，灌输5 s后，传送带将灌输好的运往下一步骤（根据实际需求时间来自行设定，本设计采用5 s），在灌输工作期间设置了提示灯Y10以0.5 s的频率闪烁，并且传送带Y1停止运行。
   4. 质量标准检测。质量标准检测主要采用了压力式质量感应来检测灌输后的与要求标准的产品，当经过X6标准检测感应器时，若质量大于等于要求标准，则灌输成功，随传送带继续传送；若质量小于要求标准，则触发Y3 推动装置，将其推送到次品区。整个过程运行时Y6指示灯会亮起。
2. 5. 满瓶检测。当传送带上灌输后的产品经过满瓶检测传感器X0时，满瓶计数器计数并显示，当达到一定数值 时（根据需求自己设定，本设计用99999999来演示），会自动停止传送带的运行并且熄灭空瓶超量时的报警灯Y11。6)密封包装设备。当传送带上的瓶子经过X7包装检测时，包装密封设备工作，工作5 s后继续下一个环节，工作期间传送带停止运行，且指示灯Y12亮，工作灯熄灭。
   6. 机械挡板设备。机械挡板最前端两块板子分别以轴承为中心旋转，将末端传送带上的成品归入箱内，当瓶子经过X30末端检测时，触发Y5挡板旋转，将成品归入箱内。在其工作过程中，指示灯Y13发光，结束后熄灭。
   7. 装运装置。挡板将成品归入箱内后，当堆积数到一定数值进而触发到满箱检测X31时，触发装运系统启动，Y14指示灯将箱内成品通过机械臂送到车上或其他储物地点。装运结束继续循环以上步骤。
3. I/O口分配与PLC应用
   1. PLC的选型

选用三菱PLC，并且根据I/O口数量，采用16点输入/16点继电器输出。

1. 2. I/O口的确定分配

本多功能灌输一体化流水线系统共有12个输入端口和12个输出端口；图1为本设计的外部接线图。

4. PLC梯形图设计及控制程序
   1. PLC 顺序功能图设计（如图2）
   2. 流水线简图

流水线的主俯视图如图3、图4 所示。

1. 3. 控制程序顺序

功能本多功能一体化灌输流水线主要

流程如下:首先当按下启动按钮时，传送带开始工作，空瓶供给到传送带上，空瓶在传送带上将会先经过空瓶感应检测这时会触发空瓶计数器进行计数并显示当前空瓶数；然后经过空瓶定位检测 1  s后，灌输设备开始工作，工作时间根据实际需求来定。当灌输后的瓶子在传送带上经过质量感应检测时，若满足质量标准将继续随传送带传送到下一环节（若小于标准，则触发推动装置，将不符合的产品推到次品区，然后继续正常工作），满足标准后进行满瓶检测，并计数显示，传送带继续工作，当经过包装密封感应检测时，触发包装密封设备工作，将半成品加工为成品，最后当饮料或水的成品运行到传送带末端时经过末端感应检测时，触发机械挡板运行，将传送带上的灌装成品通过旋转来推入箱内，当箱内达到满箱检测时， 传送带停止工作，装运系统启动，下面的机械臂将箱内的成品送入车上等储物区域。在灌输、推动、包装密封和装运过程中，传送带停止工作，直到完成当下的步骤环节方可继续工作。空瓶计数器和手动计数器可以手动复位，并且在每个工作环节中，都会有相应的工作指示灯提示。