基于PLC的定量灌装控制系统_张德芹
基于PLC的定量称量包装控制系统设计
基于PLC的定量称量包装控制系统设计
靳淑祎;李世科
【期刊名称】《包装工程》
【年(卷),期】2017(38)3
【摘要】目的提高定量称量包装机的包装精度。
方法在传统包装机械的基础上,基于PLC设计一种定量称量包装控制系统。
结合RBF神经网络和PID控制方法,提出一种定量称量包装控制策略,以实现闭环控制。
利用RBF神经网络的快速自学习能力调整PID控制的比例、积分、微分系数。
以PLC为核心设计控制系统硬件结构并给出人机界面组成。
结果通过多次实验,包装精度得到大幅提高,最大相对误差不超过0.6%。
结论文中方法提高了定量称量包装机的精度、可靠性和可操作性。
【总页数】5页(P124-128)
【关键词】定量称量;自动包装;RBF-PID控制;PLC
【作者】靳淑祎;李世科
【作者单位】河南经贸职业学院
【正文语种】中文
【中图分类】TB486.3
【相关文献】
1.基于信捷PLC的定量称重包装控制系统设计 [J], 吕洁;苏卫峰;文武
2.基于PLC的聚乙烯包装称量控制系统设计 [J], 谭亚东
3.基于PLC的聚乙烯包装称量控制系统设计 [J], 谭亚东
4.面粉加工定量称量产自动包装系统的PLC控制 [J], 刘军
5.粉状饲料动态定量称量包装控制系统设计与实现 [J], 周晓娟
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纯净水灌装机PLC系统控制的设计毕业设计(论文)
毕业设计（论文）报告题目纯净水灌装机PLC控制系统的设计纯净水灌装机PLC系统控制的设计摘要：近年来，社会的发展和进步对各行各业提出了越来越高的要求。
机械化加工企业为了提高生产效率和市场竞争力，采用了机械化流水线作业的生产方式，对不同的产品分别组成了自动流水线。
产品不断地更新换代，也同时要求相应的控制系统随之改，提高产品生产的效率。
在这种情况下，硬连接方式的继电接触式控制系统就不能满足经常更新的要求了。
这是因为，一是成本高，二是周期长。
在早期还出现过矩阵式顺序控制器和晶体管逻辑控制系统，由于这些装置体积大，功能少，本身存在很多不足，虽然在能够提高控制系统的通用性和灵活性，但均未得到广泛应该。
PLC可编程序控制器具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。
据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。
专家认为，可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一。
由于PLC具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富，纯净水灌装机发展很快，早已由人工手动灌装发展实现机械自动化灌装，且自动化水平日益提高。
随着科学技术和生产的发展，现在越来越多的将PLC应用于灌装机系统中。
关键字：继电接触式控制系统、PLC、灌装机、自动控制The design of pure water filling machine PLC control system Abstract：In recent years, the development of social development and progress of all walks of life put forward more and more high demand. Mechanization processing enterprise in order to increase the production efficiency and competitiveness, the mechanization line operation mode of production, to a different products separately formed to be automatic assembly line. Product constantly updating and upgrading, and also requires the appropriate control system then change, improve product production efficiency. In this case, hard links of the way the relay contact control system can not meet the requirement of often update. Because, the first is a high cost, and the second is cycle is long. In the early days also appeared matrix sequence controller and the transistor logic control system, because the device is big, the function is less, there are so many shortcomings, although in can increase control system of general and flexibility, but were not widely should.PLC programmable controller is simple in structure, convenient programming and high reliability etc, are widely used in industrial process and the location of the automatic control. According to the statistics, the programmable controller is used in the industrial automation devices a kind of most equipment. Experts think, programmable controller will be the major means of industrial control and important one of the foundation of the equipment. Due to the use of PLC has the characteristics of strong adaptability to the environment, and the internal timer is very rich in resources, pure water filling machine development soon, have already by manual filling development realize automatic mechanical filling, and automation level is increasing day by day. Along with the science and technology and the development of production, now more and more will PLC in the filling machine system.Key Words: The system of relay contact control、PLC、Filling machine、Automatic control前言 (1)第一章概述 (2)1.1本文主要研究内容 (2)1.2课题研究意义 (2)第二章纯净水灌装机结构功能分析及其主要工艺流程 (3)2.1纯净水灌装机结构功能分析 (3)2.2纯净水灌装机的主要工艺流程 (4)第三章设备主要组成部分 (5)3.1冲洗装置 (5)3.2灌装机构 (7)3.3封盖机构 (9)3.4星轮传动机构 (11)3.5纯净水灌装机的技术特点分析 (11)第四章PLC相关知识 (13)4.1PLC的历史和发展 (13)4.2PLC的特点与应用 (13)4.3PLC的工作原理 (15)第五章控制系统的硬件设计 (16)第六章控制系统的软件设计 (18)6.1S7-200PLC编程软件(STEP7M ICRO WIN SP3)使用方法 (18)6.2梯形图及元件选择 (18)6.3程序调试与分析 (22)第七章结论 (25)致谢 (26)参考文献 (27)民以食为天，食以水为先。
PLC在全自动定量包装机中的应用
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停止位２位，偶校验，点对点传输方式。由于上位 机和ＰＬＣ控制柜距离较远，约１００ｍ左右，直接进
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行通信，信号不能有效传输。设计时采用ＯＥＡｌＤｌ
通用型ＲＳ２３２．ＲＳ４８５转换器，实现ＲＳ２３２电平和 ＲＳ４８５电平互相转换，保证数据进行远距离传输。
同时对ＰＬＣ软件进行编程处理，利用特殊数据寄存 器Ｄ８１２０来实现ＰＬＣ和上位机之间的通信，其通信
设计的全自动定量包装机的主要功能、结构组成及ＰＬＣ控制 系统的软、硬件设计，多年的现场运行实践证明系统的通用 性好，准确度和可靠性高、速度快、稳定性好，深受用户好
评。
张兄华／济南金钟电子衡器股份有限公司
绿色设计的新思想。例如系统方案设计选 择时，将绿色设计新思想摆在首位，在满
足生产工艺、保证产品质量的前提下，尽 可能多地采用绿色设计；当在满足生产工
嘭￡与调２００７年第２６卷第６期
ＰＬＣ在全自动定量包装机中的应用
摘
要
介绍一种基于组态软件和ＰＬＣ控制，采用绿色
协调发展的有机整体，要求经济发展必须 考虑自然生态环境的长期承载能力，满足 人类长远生成的需要。 在系统的设计过程中，从系统的方案 设计到成品的生成，包括生产过程中的周 转物、回收物及废弃物等，都充分地利用
该系统主要由工控机（内装工业控制用组态软
Hale Waihona Puke （２）用于控制系统中电机的起停，大、小振动 给料机的起停，挡板升降，料门开闭，计量斗切换
等。 （３）用于检测状态传感器的工作状态。 （４）用于监控现场的异常情况，并进行报警。
件）、自动定量秤、自动包装机三大部分组成。工业
控制机主要用于完成设备的操作、对流水线的工艺
基于PLC的饮料灌装生产线的控制系统设计
泰 山 学 院
本科毕业论文
基于PLC的饮料灌装生产线的控制系统设计
所 在 学 院机械与工程
专 业 名 称机械设计制造及其自动化
申请学士学位所属学科工学
年 级二〇一一级（3+2）
学生姓名、学号张艳红2011170300
指导教师姓名、职称陈宏圣 副教授
完 成 日 期二〇一三年五月
摘要
计算机网络和通讯技术的日益提高，使企业对生产的自动控制和通讯提出了高层次的要求。饮料生产线也较繁琐，环节也增加了许多。其中灌装饮料就是其上首要的生产环节。
运用PLC来控制饮料灌装，实现了生产线的自动高效化、智能灵敏化。对提高劳动效率，饮料质量和产量影响远大，意义非凡。
关键词：饮料灌装，生产流水线，无人控制
ABSTRACT
Withtheadvancedcomputer and network communication technology, business-to-production process automation and information and communication put forward higher requirements. Beverage production line more complex production processes are also numerous. One drink is a beverage filling production line's most important production areas.
饮料灌装机的plc控制系统
饮料灌装机的PLC控制系统设计摘要随着计算机和网络通讯技术的发展，企业对生产过程的自动控制和信息通讯提出了更高的要求。
饮料生产线比较复杂，生产环节也很多。
其中饮料的灌装就是饮料生产线上重要的生产环节。
控制系统主要由一台PLC、交流异步电机、液罐、多个灌装状态检测传感器、故障报警蜂鸣器、产量统计显示器等组成。
其中电机用来控制运送饮料瓶的传送带部分。
本控制系统有两个特点：一是输入、输出设备比较多；二是所需实现的控制是顺序逻辑控制、模块控制以及计算统计功能。
西门子S7-300系列PLC在模块控制、高速计数和计算方面的功能较强，实现比较方便。
因此本系统选用了S7-300型号的PLC进行控制，既满足了控制系统所需的I/O点数，又满足了被控对象的控制要求。
采用PLC控制饮料灌装生产线，实现了饮料生产线的自动化、智能化。
对劳动生产率的提高，饮料质量和产量的提高具有深远的意义。
关键词 S7-300可编程序控制器（PLC）/自动化/智能化The design of PLC control system of beverage filling machineAbstractWith the computer and network communication technology, business-to-production process automation and information and communication put forward higher requirements. Beverage production line more complex production processes are also numerous. One drink is a beverage filling production line's most importantproduction areas.Control system mainly by a single PLC, AC asynchronous motor, tank, multiple filling state detection sensor, fault alarm buzzer, the output statistics displays so on. One motor is used to control the delivery of beverage bottles conveyor belt parts.The control system has two characteristics: First, input and output devices are more; second is required in order to achieve control is logic control, module control, and computing statistical functions.Siemens S7-300 series PLC in the module control, high-speed counting and computing functions of a stronger and achieve more convenient. Therefore, this system adopts the S7-300 type of PLC control ,not only the control system to meet the required I / O points, but also to meet the control requirements of the controlled object.Use of PLC control beverage filling production line, to achieve the soft drink production line automation and intelligence. On labor productivity gains, improve beverage quality and yield far-reaching significance.KEY WORDS S7-300 PLC ，Automation ，Intelligence前言工业现代化的进程，对生产过程的自动控制和信息通信提出了更高的要求。
基于PLC的自动罐装系统
基于PLC的自动罐装系统1304112-09 陈圣#基于PLC控制的自动罐装机系统工作原理：洗瓶机将瓶子的里外洗净后,并经检查质量合格的瓶子,由传送带送入自动灌装机的限位机构,根据规定的要求按一定距离排列好,送入拨瓶轮,拨瓶轮准确地将瓶送入瓶的升降机构。
升降机构把升降活塞顶起,瓶随之上升,于是瓶口打开灌装阀的气门,充气等压,然后打开液门,进行灌液,灌液后进行压力释放,然后关闭液门、气门完成灌装后,瓶的升降机构立即进入下降滑道,在下降滑道的作用下,升降活塞筒体被滑道强制下降,因而装好的瓶子随之下降到最低位置,当转过一定角度后,瓶子进入拨瓶机构,被拨瓶机构退出,送去进行上盖,这样就完成了整个灌装工作的一个工作循环过程。
技术指标：灌装速度，数量等控制要求：灌装生产线有两条传送带，空桶传送带和灌装传送带。
生产线分为4个工位，这4个工位完成桶的清洗、吹干、灌装和剔出没有正常完成各个工位操作的桶。
生产线启动后，空桶传送带送过来的空桶依次完成上述功能。
各个工位的间隔距离相等（大于二个桶的直径），以保证灌装传送带电机运行一次，桶可以在各个工位准确到位。
输入：生产线启动、停止信号分别为S1、S2;灌装传送带空桶到位光电关，1～4工位的桶到位光电开关依次为BO、Bl、B2、B3、B4为1时桶到位，否则为0；2工位的吹干检测传感器B21吹干时为1 ,否则为0；3工位的灌装完成压力传感器B31灌装完成时为1，否则为0；1～4工位推杆阀门（1～3工位用于将桶放置到正常操作的位置，并在相应的操作完成后再收回到灌装传送带上，4工位将不合格的桶推出传送带后推杆收回）开到位信号V11_OPENED、V21_OPENED、V31_OPENED、V4_OPENED 为 1 时开到位，否则为0；1～4工位推杆阀门关到位信号V11_CLOSED、V21_CLOSED、V31_CLOSED、V32_CL0SED为1时关到位，否则为0；1～3工位清洗、吹干、灌装阀门，开到位信号V12_0PENED、V22_OPENED、V32_OPENED为1时开到位，否则为0；1～3工位清洗、吹干、灌装阀门，关到位信号V12_CLOSED、V22_CLOSED、V32_CLOSED为1时关到位，否则为0。
基于信捷PLC的定量称重包装控制系统设计
基于信捷PLC的定量称重包装控制系统设计作者：吕洁苏卫峰文武来源：《科技创新与应用》2016年第06期摘要：在化工吸附分离过程中，需要将原料进行在线称重并包装，利用信捷XD系列PLC实现定量算法，采用最新高速处理称重模块采集数据，极大降低称重中产生的延时性、测量误差，利用人机界面HMI进行人机交互，操作简单，并给出了具体的实现。
关键词：定量称重；信捷PLC；HMI引言称重是将物料进行在线等重量称量。
在化工吸附分离过程中，需要将原料进行在线称重并包装，针对这一要求，本控制系统采用信捷的工控产品，开发出一套控制设备，利用HMI作为现场工人的操作界面，PLC作为上料下料，数据采集的控制部件，称重模块进行在线称重[1]。
在技术性能方面做到速度高、准确度高、稳定性高、可靠性高，在应用性方面做到综合性、组织性。
1 定量称重包装机组成定量称重包装机由定量称重包装控制器和备料斗、计量斗、夹袋机构、截料装置、下料阀、放料阀、称重传感器等部分组成，定量称重包装示意图如图1所示。
备料斗为缓冲式料仓，用于物料存储并提供一个接近均匀的物料流；阀门位于备料斗底部，当设备检修或出现故障时，用于将物料封阻在备料斗内；截料装置在称重过程中提供快、中、慢三级给料；秤体主要有计量斗、称重支架和称重传感器组成，完成重量到电信号的转变并传输到控制单元；夹袋机构的作用是夹紧包装袋，让称重完成的物料全部落入包装袋。
2 硬件设计称重控制器包括信捷XD系列PLC，信捷HMI[2]，称重模块，称重传感器等部分组成，硬件组成如图2所示。
2.1 PLCPLC采用信捷电气的XD3-24R-E，基本处理指令0.02～0.05us，扫描时间10000步1ms，程序容量高达128K。
具有两个通信口，支持RS232和RS485可连接多种外围设备。
采用AC220V交流供电，具有8个继电器输入和8个继电器输出。
2.2 HMIHMI采用信捷电气的TH765-N触摸屏，7英寸触摸屏，耐油耐脏，6万色真彩，支持BMP、JPG格式图片显示。
基于PLC和称重传感器的附油定量灌桶控制器设计
基于PLC和称重传感器的附油定量灌桶控制器设计【摘要】设计了一种基于PLC和称重传感器的油料灌桶控制系统，完成了定量灌桶控制器的硬件配置、软件设计。
设计的灌装控制系统采用称重传感器来进行油料灌装的定量；采用冲量扣除控制算法控制灌桶过程，提高控制精度；采用触摸屏技术，解决了灌装控制器现场人机交互问题；采用以太网通讯方式，解决了远程通信问题；利用MCGS组态软件，通过二次开发，实现定量灌桶的远程实时监控和管理。
【关键词】PLC 称重传感器定量灌桶目前，轻油定量灌装自动化系统已在军内外油库广泛应用；粘油定量灌桶作业常采用人工控制的磅秤计量方式，工作效率低，劳动强度大。
粘油定量灌桶常通过加温减小粘度，采用轻油定量灌桶控制方式，采集现场流量、温度仪表的数据，进行数据处理判断后，再进行相关的控制操作，如电机的控制，阀的开闭等。
这样实施粘油自动定量灌装，虽然提高了工作效率，但温度补偿对计量精度的影响较大。
为此，本文设计出基于S7-200 PLC和称重传感器的油料灌桶控制器。
1 基本功能（1）多通道粘油定量灌桶控制。
采用的EM-231模拟量输入模块有四个模拟量输入通道，因此该控制器最多可以同时控制四个通道的油料灌装，大大提高了灌装效率。
（2）称重传感器数据采集。
称重传感器的信号通过变送器和模拟量输入模块传入PLC，PLC根据采集到的数据进行相关动作。
（3）电动开关阀自动控制。
PLC根据阀门控制算法确定并发出开阀或关阀信号，控制电动开关阀的开闭，以达到精确灌装目的。
（4）人机交互。
可以通过现场的HMI触摸屏和远程的上位机对现场进行实时监控，及时掌握灌桶现场的情况，同时可以根据情况进行远程控制。
（5）数据通信。
系统设计到的通信主要包括现场设备与PLC、PLC与HMI 触摸屏和PLC与上位机之间的通信。
（6）系统故障自诊断。
通过系统故障自诊断可以检测出当前PLC的通信状态，模拟量输入和开关量输入是否正常，以及电源是否处于接通状态。
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《工业控制计算机》2014年第27卷第8期在化工、饮料、石油、医疗等生产领域，很多情况下需要进行液体的定量灌装，灌装时，要求计量准确、生产效率高。
1系统的构成
该定量灌装控制系统由欧姆龙CP1H PLC 、托利多称重仪
表ICS241和灌装机电磁阀组成，系统结构如图1所示。
PLC 使用RS232C 通信口与称重仪表连接，通过通信采集、处理重量数据，以及发送去皮信号使仪表去皮。
在定量灌装模式下，PLC 作为主控器接收来自称重仪表的数据，对数据进行处理后发出一系列的控制灌装机动作的信号，使灌装机完成定量灌装。
2PLC 与称重仪表的通信
PLC 通过RS232C 与称重仪表通信，两者之间是无协议通信。
PLC 与称重仪表的串口通信参数需设定一致。
称重仪表通过RS232C 口连续向外发送数据，数据输出格式如图2所示。
称重仪表一直不停地连续向外发送，保证串口的数据与仪表的数据同步。
连续输出的格式为17＋1个字节，最后
一个为校验位，仪表可以设置发送或不发送。
数据帧的格式为
02、S1、S2、S3、D12、D11、D10、D9、D8、D7、D6、D5、D4、D3、D2、D1、0D 。
其中，02为起始字符，表明通信的开始。
S1、S2、S3为状态字，表明小数点的位置、分度值因子等。
0D 为结束字符，表明通信的结束。
D12、D11、D10、D9、D8、D7为重量值（ASCII 码），表明灌装桶的毛重值。
D6、D5、D4、D3、D2、D1为皮重值。
图2数据输出格式
连续输出格式说明：
A ：数据输出以十六进制02开始；
B ：状态字；
C ：重量显示值，六位字节，没有符号和小数点，前导零用空
格代替；
D ：皮重，六位字节，没有小数点；
E ：ASCII 码回车字符＜CR＞（0D Hex ）；
F ：校验和，仅设置为有效时进行传输，校验和用于检查传输
数据中的错误。
PLC 通过串口接收仪表发送的数据帧，读取数据的程序如图3所示。
程序执行时，PLC 的特殊辅助继电器区的串行端口1再起动标志A526．01置位，串行端口1开始接收数据。
串口1的接收结束标志A392．14置位并且在程序执行时保持置位状态，PLC 开始接收数据缓冲区的数据。
接收结束标志A392．14置位后使得PLC 内存区W 区的0通道的第2位W0．01置位。
PLC 的RXD 指
令开始读取接收缓冲区数据并存放在存储器的D50通道开始的17个数据通道内，其中D52～
D54通道为仪表显示的称重数据。
PLC
每读取一次称重数据都会用RSET 指令将W0．01复位，
之后PLC 开始读取下一次称重数据。
PLC 通过数据转换指令HEX 将接收到的重量值（ASCII 码）转换为十进制数，并存储到D100通道。
使用CMP 比较指令将转换得到的D100重量数据与H100通道内（设定的基准重
基于PLC 的定量灌装控制系统
张德芹
徐世许
吴光强（青岛大学自动化工程学院，山东青岛266071）
Design of Quantitative Filling Machine Control System Based on PLC
摘
要
设计一种基于PLC 的定量灌装控制系统，实现定量灌装的自动化。
该系统由PLC 、托利多称重仪表和灌装机组成。
系统具有定量灌装和清洗两种工作模式。
在定量灌装模式下，PLC 对称重仪表连续发送的数据进行采集、处理，得到当前灌装的重量数据，PLC 控制灌装机的电磁阀等动作，从而完成定量灌装。
清洗模式用于对设备的清洗，保证设备干净、整洁。
设计的控制系统经调试已投入实际运行。
关键词：PLC ，灌装机，灌装模式，清洗模式
Abstract
A kind of quantitative filling machine for control system based on PLC is designed in order to achieve the goal of au-tomatic quantitative filling in the industrial．The system consists of PLC,weighing machine and the filling machine．The system has two working modes:filling mode and CIP mode．In filling mode,the PLC continuously collects and processes current data from weighing machine,then completes a quantitative filling through outputting different signals to control solenoid valve．
Keywords :PLC,weighing machine,filling mode,CIP mode
图1
系统的结构图
图3
读取数据指令
127
基于PLC的定量灌装控制系统
（上接第126页）
图4VISA串口配置
VISA资源名称（VISA resource name）是指要打开的串口，当驱动安装正确，在电脑连接无线模块后，查看计算机的设备管理器，可以查找到连接的串口号，例如COM1，则此时VISA 资源名称设为COM1就可以。
波特率（baud rate）设置要与下位机一致，设为9600bps。
数据位（data bits）是输入数据的位数，默认为8。
奇偶（parity）是指定要传输或接收的每一帧使用的奇偶校验，默认为no parity。
停止位（stop bits）是指定用于表示帧结束的停止位的数量，默认为1．0。
流控制（flow control）设置传输机制使用的控制类型。
一般默认为none，即传输机制不使用流控制机制。
串口配置成功后，编写程序接收下位机发送的实时温度、湿度值，并显示出来，并且每隔一个小时自动记录一次温度、湿度值，供给以后查阅。
3实验
在上位机和下位机都完成后，进行联机调试，传感器将采集到的参数传给单片机进行处理后，经过无线通信模块发送，上位机通过无线通信模块接收。
测试结果如图5所示。
实验结果表明：本测试系统测试结果准确，响应速度快，能够做到实时显示，满足了对实验室的监控要求。
图5实时温度、湿度监控系统
4结束语
本文设计的基于dsPIC30F6015单片机的实验室环境监控系统，工作稳定可靠，对温度和湿度的检测精度高，且具有无线传输灵活方便等特点，实现了对实验室的温度、湿度的远程智能化监控。
参考文献
［1］朱楠，赵树田．温度湿度监控系统的设计［J］．电子科技，2010，23（10）：36－38
［2］贺桂方．基于SHT11的温湿度无线测控系统设计［J］．微计算机信息，2007，23（8－2）：307－308
［3］陈锡辉，张银鸿．LabVIEW8．20程序设计从入门到精通［M］．北京：清华大学出版社，2007
［收稿日期：2014．4．7］量）的数据进行比较，PLC根据比较结果，判断当前重量是否低于基准重量、等于基准重量、或高于基准重量，进而控制灌装机电磁阀的动作，直至一次定量灌装完成。
3工作过程
系统有定量灌装和清洗两种工作模式，用户可以根据需要进行选择，一次灌装的工作流程如图4。
4结束语
设计的PLC控制系统投入实际应用，灌装机实现了定量灌装的自动控制，达到计量准确、生产效率高的目标，节省人力，给企业带来了较高的收益。
参考文献
［1］徐世许．可编程序控制器原理·应用·网络［M］．2版．合肥：中国科学技术大学出版社，2008
［2］陈军阳．称重式灌装系统的应用［J］．机电工程技术，2011（7）：4－1［3］元志超，徐世许，程敏．消防供水的PLC控制系统设计［J］．工业控制计算机，2013，26（7）
［4］张忠林．欧姆龙PLC在机场行李处理系统中的应用［J］．工业控制计算机，2013，26（7）
［5］李明，李丽娟，杨松，等．全自动液体定量灌装机控制设计系统［J］．包装工程，2013（5）
［收稿日期：2014．4．3］
图4工作流程
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128。