啤酒自动灌装生产流水线.docx

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本科毕业设计（论文）

题目
啤酒自动灌装生产流水线
控制系统的设计

学生姓名
崔译丹
学　号
201433070001
教学院系
电气信息学院
专业年级
电气工程及其自动化2014级(双)
指导教师
方玮
职　称
讲师
单　　位
西南石油大学
辅导教师

职 称

单　　位

完成日期
2016
年
05
月
19
日

Southwest Petroleum University Graduation Thesis

The Design of Automatic Beer Filling Production Line Control System 

Grade:
2014
Name:
Cui yidan
Speciality:
Electrical Engineering and Automation
Instructor:
Fang wei

School of Electrical Engineering and Information
2016-5

摘 要
本文主要介绍的是基于三菱FX2N-64MR PLC的啤酒自动灌装生产流水线的设计。该系统的设计包括硬件设计和软件设计，其中硬件设计包括三菱FX2N-64MR PLC外部电路的设计；软件部分包括程序的设计与调试。
在本设计中，包括自动控制和手动控制 ，选择适当的清洗机，灌装机，封盖机，包装机以及光电传感器实现了清洗、灌装、封盖、包装、检测等功能。形成快速一体的自动灌装系统。本设计中使用了计数器分别对合格品与不合格品进行检测，并设置了红灯绿灯便于操作者观察，另外，为了保证系统在出现意外故障时，能够得到很好的解决，系统还配置了急停开关等。对于检查出的不合格产品采用推出装置将其移走。并运用组态王软件实现了对整个自动灌装系统的实时监控，可以更好的了解和调整生产工艺及控制程序。

关键词：啤酒灌装；三菱FX2N-64MR PLC；组态王；

Abstract
This article introduce The design of automatic beer filling production line control system that based on Mitsubishi FX2N-64MR PLC(Programmable Logic Controller Programmable Logic Controller). In my design, it include two parts about hardware and software. The hardware parts include the design of the external circuit of Mitsubishi FX2N-64MR PLC. The software part includes the design and debugging of the program.
In this design, including automatic control and the manual control, I select the appropriate cleaning machine, filling machine, capping machine, packaging machine and photoelectric sensor realized washing, filling, sealing, packaging, testing and other functions. They form an automatic filling system with rapid integration. This design using the counter respectively for qualified products and unqualified products were detected, and set up a red light green light is convenient for the operator to observe. In addition, in order to ensure the system in the unexpected failure, can get very good solution, the system is also equipped with emergency stop switch. To check out the unqualified products using the launch device to move away. And the use of configuration software to realize the real-time monitoring of the automatic filling system, can better understand and modify the production process and control program.

Keywords: Beer Filling；Mitsubishi FX2N-64MR PLC；Kingview

目 录
1 绪论 1
1.1 设计目的与意义 1
1. 2 国内发展趋势 1
1. 3本设计的主要任务 1
2 总体设计方案 3
2.1 啤酒灌装生产流水线的基本结构 3
2.2 啤酒灌装生产流水线的工作原理 4
3 系统硬件设计 5
3.1 选择电气元件 5
3.1.1 电动机的选择 5
3.1.2清洗灌装封盖打包设备的选择 5
3.1.3传感器的选择 7
3.1.4 热继电器的选择 8
3.1.5 接触器的选择 9
3.1.6 低压断路器和熔断器的选择 9
3.1.7 信号电器的选择 …9
3.2 选择PLC ..10
3.2.1 PLC的I/O分配表 ..11
3.2.2 PLC端口接线图 ..12
3.3主电路的设计 ..12
4 系统程序的设计 14
4.1系统流程图 14
4.2 梯形图 14
4.2.1 手动灌装流水线程序 16
4.2.2 自动灌装流水线程序 20

5 系统组态设计 25
5.1制作过程 25
5.1.1 创建新工程 25
5.1.2 构建数据词典 26
5.1.3 组态画面和动画连接 27
5.2组态设计运行和调试 29
6 总结 33
谢 辞 34
参考文献 35
附录A 主电路接线图 36
附录B PLC外部电路接线图 37
附录C 梯形图 38

1 绪论
1.1设计目的与意义
传统的啤酒灌装生产线的电气设备控制系统是传统的继电器——接触器控制方式,在使用的过程中，生产工效低，人机对话靠指示灯+按钮+讯响器的工作方式，响应慢，故障率高，可靠性差，系统的工作状态、故障处理、设备监控与维护只能凭经验被动的去查找故障点。且在生产过程中容易产生二次污染，造成合格率低，生产成本增加。而自动化生产线在众多领域应用得非常广泛，其控制部分常常采用PLC 控制，它使自动化生产线运行更加平稳，定位更加准确，功能更加完善，操作更加方便。
1.2国内发展趋势
我国建国以后，陆续建立了一些灌装设备生产厂。80年代初，国家开始积极引进国外先进罐装技术，不少国有、集体企业陆续转行进入灌装机制造行业，他们具备较强的机械制造、设计能力，但是缺乏灌装机制造行业的专业技术和经验。20多年来，多数企业主要是通过测绘仿制来研发和生产产品，新产品研发力量薄弱。近几年来，我国啤酒产业得到了迅速的发展，出现了年产80万吨的大型啤酒生产企业（燕京啤酒集团）。大型啤酒企业对啤酒灌装线的自动化程度和速度都提出了更高的要求。但是，我国的啤酒罐装机械还存在自动化程度低、速度慢、破瓶率高、系统运行不稳定等缺陷。随着集散控制系统的日益完善，PLC在工业控制领域应用的日益广泛，使我们利用先进控制技术改进自动化灌装生产线的控制系统，弥补其不足成为可能。
1.3本设计的主要任务
本设计的目的是设计一个自动灌装生产流水线控制系统。该设计具有以下几种功能。
（1）系统具有清洗、罐装，封盖、包装、检测等功能。
（2）系统具有手动和自动两种控制方式：在手动模式下，可以通过点动按钮使传送带电动机启动停止，用于调试设备。通过复位按钮对合格产品计数值进行清零。通过各个环节的启动停止开关独立的调试各个环节；在自动模式下，按下启动按钮，系统启动，电动机启动，传送带运行。空瓶子达到灌装位置时，电动机停转，灌装阀门打开。灌装时间到，灌装阀门关闭，电动机启动，传送带继续运行。在自动模式下，按下停止按钮，系统停止，电动机不转，传送带停止运行，各个环节的设备断电，不可独立启动。
（3）控制系统可以实现产品数量的统计，包括合格产品数，不合格产品数。合格产品数和不合格产品数都显示在控制面板上，当合格产品数为12 时构成一箱，合格产品数清零，不合格产品数为6 时生产线停止，工作人员进行检修，问题处理后手动开启启动按钮，系统继续工作。
（4）若系统启动超过20s后还未检测到空瓶来则报警指示，报警方式为红灯以0.5s间隔闪烁，并蜂鸣报警，直到故障排除为止；系统的每一个生产环节都应具有急停功能。

2总体设计方案
2.1啤酒灌装生产流水线的基本结构
整个灌装流水线的基本结构如图2.1、图2.2所示。整个流水线由主传送带、次品传送带、灌装装置、次品推动装置、定位传感器、次品检测传感器等组成。电动机的启动和停止，清洗，灌装，封盖和打包，次品的检测、推动都是由PLC控制的。流水线由传感器实时监控，由PLC控制，控制准确，自动化程度高。
图2.1 灌装流水线基本结构图

图2.2灌装流水线基本结构图
2.2啤酒灌装生产流水线的工作原理
系统的工作原理：系统开始后，电动机将驱动传送带的运行。由光电传感器进行检测，待空啤酒瓶运行到相应位置时，电动机停转。清洗设备对啤酒瓶进行清洗，设定定时器时间，当达到规定时间时，设备停止清洗，清洗过程完成后电动机恢复转动。
当光电传感器检测到啤酒瓶到达灌装位置时，电动机停转，灌装设备进行灌装，定时器计时，达到规定时间时，灌装设备停止灌装，灌装完成，电动机恢复运转。
当光电传感器检测到啤酒瓶到达封盖位置时，电动机停转，封盖设备进行封盖，定时器计时，达到规定时间时，封盖设备停止封盖，封盖完成，电动机恢复运转。
接下来由光电传感器检测合格品还是不合格品，分别用计数器进行技术，当合格品计数12时，电动机停转，开始进行打包。当不合格品计数到6个时，系统停止。进行故障检测。

3系统硬件设计
3.1 选择电气设备及元器件
根据啤酒自动灌装生产流水线的流程图，除PLC以外，实现此流水线需要以下几种硬件设备：
（1）主传送带电动机M1，次品传送带电动机M2,；
（2）清洗机，灌装机，封盖机，打包机；
（3）用于清洗，灌装，封盖，打包到位检测的光电传感器，检测次品的光电传感器。（4）热继电器FR1，FR2 ;
（5）接触器；
（6）低压断路器电器和熔断器；
（7）信号电器的选择。如指示灯，蜂鸣器等。
3.1.1电动机的选择
目前市面上的电动机类型多种多样，用于驱动传送带传送的电动机的类型也数不胜数。基于该系统的控制要求与各类型电动机的结构特点和工作场合，并考虑到经济性和实用性，M1和M2选择的电动机型号为Y132M-4，额定电压为交流380V，额定电流为15.4A,频率为50Hz,转速为1440r/min，其性能参数如表3.1所示。
表3.1 Y132M-4型电动机的性能参数
额定电流
额定电压
堵转转矩
最大转矩
额定转速
极数
频率
额定功率
15.4A
380V
2.2n.m
2.3 n.m
1440 r/min
4
50Hz
7.5kw

3.1.2清洗，灌装，封盖，打包设备的选择
一、清洗机的选择
在进行清洗过程中采用ZX-3CX全自动玻璃瓶冲洗瓶机，该机适合中小产量整机主要动作部件采用气动和无级变速电机，材料采用优质不锈钢SUS304制造。其适用规格广，生产能力大，运转性能稳定，操作安全方便，噪音低，维修方便。是广大玻璃瓶相关包装厂家的理想设备。该机配有烘干装置，可依需求配加毛刷。 主要技术参数
l 生产能力80-100瓶/分
l 适用瓶型异形瓶、圆瓶、方瓶
l 适用瓶径（㎜）Φ50-75（据瓶规格制模）
l 适用瓶高（㎜）50-220
l 洗瓶方式：热水（60-90℃）调温冲洗
l 干燥、杀菌方式:蒸汽直冲
l 控制电压DC24V操作安全
二、灌装机的选择
灌装部分采用旋转式酒水灌装机YSXG-12，该型号灌装机适用于矿泉水、啤酒、农药、化工产品等无颗粒液体的灌装；用于各种异型瓶的液体灌装，该机体积小重量轻，操作方便，维修简单等特点。
技术参数 ：
生产效率：2400瓶/小时 
灌装头数：12头  
灌 装 量：150-800ml 
瓶子高度：60-320mm 
灌装精度：±1% 
电机功率：370W

图3.1 旋转式酒水灌装机YSXG-12型
三、封盖机的选择
本设计中的封盖机采用全自动六头皇冠盖压盖机TY-8型号：主要适应用于玻璃瓶装啤酒盖的自动理盖压盖机(如啤酒、汽水、汽酒、果汁饮料、保健饮料以及酱、醋、酿酒行业等)。该设备操作简单,维修方便,自动化成度高,减少人工,降低成本,是食品行业理想的选择。
主要设备参数如下表所示。
表3.2全自动六头皇冠盖压盖机TY-8型技术参数

型号
生产能力（p/h）
功率（kw）
封口类型
适用对象
设备重量
外形尺寸（mm）
TY-8
5000
0.75kw
连续封口机
果汁、饮料、酒类、酱油醋
550kg
1100× 950×2100mm

四 包装机的选择
本设计采用的是胶带封箱机NASTROPACK 03 A，主要适用于纸箱的封箱包装，即可单机作业，也可与流水线配套使用，广泛应用在家用电器纺织、食品，百货，医药化工行业。
技术参数：封箱能力： 标准箱子1000/小时
使用胶： Bopp.
封箱胶带宽度：36, 48, 60mm
电源:220V, 50Hz, 180W
最大封箱尺寸：500X600mm （宽X高）
最小封箱尺寸：150X90mm
重量：120kg
外形尺寸：1060X860X1600mm
3.1.3 传感器的选择
要进行—个具体的测量工作，首先要考虑采用何种原理的传感器，这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为，即使是测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选用，哪一种原理的传感器更为合适，则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题：量程的大小；被测位置对传感器体积的要求；测量方式为接触式还是非接触式；信号的引出方法，有线或是非接触测量；然后再考虑传感器的具体性能指标。 
针对本设计的控制要求，选用5个光电传感器。分别用于清洗、灌装、封盖工位检测，以及次品，正品检测。其中清洗、灌装、封盖工位检测，利用物体对光的遮挡作用，检测啤酒瓶是否到位，次品检测通过光电传感器检测液位检测是否为合格品。
检测传感器： 型号：E18-D80NK 
工作电压：DC24V
工作电流：<100mA
响应时间：<500ms
绝缘电阻：100MΩ
引线长度：0.5米

图3.2 E18-D80NK 型号光电传感器
3.1.4 热继电器的选择
主电动机M1的额定电流15A，FR1可以选用JR16，热元件电流为20A，电流整定范围为14~22A工作时将额定电流调整为15A。同理，次品传送电机M2与M1相同，则FR2与FR1选型相同，都选用JR16，热元件电流为20A，电流整定范围为14~22A工作时将额定电流调整为15A。

图3.3 JR16型热继电器
3.1.5 接触器的选择
接触器是一种用来接通或断开带负载的交直流主电路或大容量控制电路的自动化切换器，主要控制对象是电动机。通用接触器可大致分以下两类。
（1）交流接触器。主要有电磁机构、触头系统、灭弧装置等组成。常用的是CJ10、CJ12、CJ12B等系列。
（2）直流接触器，一般用于控制直流电器设备，线圈中通以直流电，直流接触器的动作原理和结构基本上与交流接触器是相同的。
接触器的选型有诸多因素外与负载密切相关，接触器的额定电流应大于或等于被控电路的额定电流。
选用接触器的额定电流应大于等于Ic，根据《电气控制系统与PLC应用技术》表1-1CJ20系列交流接触器的主要技术参数选用CJ20-16额定电流16A,额定电压380V,额定功率7.5kW。
3.1.6开关电器和熔断器的选择
（1）低压断路器
俗称自动空气开关，空气开关工作原理：当工作电流超过额定电流、短路、失压等情况下，自动切断电路。
选择要点：空气开关额定电压大于等于线路额定电压；空气开关额定电流和过电流脱扣器的额定电流大于等于线路计算负荷电流,主电路选择C65N 3P-D16A型号。
（2）熔断器的选择
根据设计要求，主电路FU1，FU2选择RT-18-32，额定电流32A,熔体16A。
表3.3 熔断器RT18-32
产品型号
额定电流/A
熔体额定电流
RT-18-32
32
2，4，6，8，10，16，20，25，32

3.1.7信号电器的选择
本设计中用蜂鸣器作为故障报警，XB2BSBC型号。
其他指示灯选型如下：

表3.4 指示灯选择
作用
材质、电压
颜色
型号
瓶子到位指示
塑料指示灯AC220V
绿色
XB2BVM3LC
报警指示灯
塑料指示灯AC220V
红色
XB2BVM4LC
系统手动黄灯
塑料指示灯AC220V
黄灯
XB2BVM6LC
正次品检测（次品）
塑料指示灯AC220V
红灯
XB2BVM4LC
正次品检测（正品）
塑料指示灯AC220V
绿色
XB2BVM3LC
3.2选择PLC
PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。
首先确定PLC所需的I/O个数。根据前述要求可知，PLC需要以下输入端：系统连动，停止，急停，手动自动切换，手动推次品，手动工作传送电机，手动次品传送带，手动清洗，手动灌装，手动封盖，手动包装，清洗到位检测，灌装到位检测，封盖到位检测，瓶子到位检测（封盖后的产品），正次品检测，系统点动，次品计数器清零。
PLC所需要的输出信号端有：两台传送带驱动电机，清洗控制，灌装控制，封盖控制，包装，推次品，次品检测红灯，次品检测绿灯，蜂鸣器报警，系统报警红灯，系统手动黄灯，系统自动绿灯。
综合以上信息，并结合经济实用性的考虑，控制系统选用FX2N-64MR型号的PLC：继电器输出,输入点数输出点数均为32点，可以满足工艺要求，且留有一定的余量。便于以后的修改和扩展。
3.2.1 PLC的I/O分配表
根据系统的性能与要求，PLC输入/输出端口地址的分配表如下：
表3.5 I/O 分配表
输入信号
输出信号
编号
名称
功能
编号
名称
功能
X0
SB0
启动
Y0
KM1
主传送带电机接触器
X1
SB1
停止
Y1
KM2
次品传送带电动机接触器
X2
SB2
急停(常闭)
Y2
KM3
清洗控制接触器
X3
SB3
手动推次品
Y3
KM4
灌装控制接触器
X4
SB4
手/自动
Y4
KM5
封盖控制接触器
X5
SB5
手动工作传送电机
Y5
KM6
包装控制接触器
X6
SB6
手动次品传送电机
Y6
KM7
推次品控制接触器
X7
SB7
手动清洗
Y7
L1
次品检测红灯
X10
SB8
手动灌装
Y10
L2
次品检测绿灯
X11
SB9
手动封盖
Y11
HA
蜂鸣报警器
X12
SB10
手动包装
Y12
L3
报警红灯
X13
PH1
清洗到位检测
Y13
L4
手动黄灯
X14
PH2
灌装到位检测
Y14
L5
自动绿灯
X15
PH3
封盖到位检测
Y15
CD4511-D
正品计数显示个位
X16
PH4
次品检测脉冲信号
Y16
CD4511-C
正品计数显示个位
X17
PH5
正品计数脉冲信号
Y17
CD4511-B
正品计数显示个位
X20
PH6
次品计数脉冲信号
Y20
CD4511-A
正品计数显示个位
X21
PH7
次品检测到位
Y21
CD4511-D
正品计数显示十位

Y22
CD4511-C
正品计数显示十位

Y23
CD4511-B
正品计数显示十位

Y24
CD4511-A
正品计数显示十位

Y25
CD4511-D
次品计数显示个位
续表3.5

Y26
CD4511-C
次品计数显示个位

Y27
CD4511-B
次品计数显示个位

Y30
CD4511-A
次品计数显示个位

3.2.2 PLC端口接线图
由I/O端口分配表可知，输入用220V交流电，输出电机运转，以及清洗机，灌装机，封盖机，包装机用220V交流电，其他的可以用24V或5V直流电。计数部分采用两个计数器，正品计数器因为要满足12个打包，则需要两个计数位，而次品计数因为要满足6个停电检修，则需要一位数码显示，以上计数结果用七段数码管来显示。通过以上分析，PLC端口接线图如图3.4所示。
3.3 主电路的设计
主传送带用电动机M1来运行，次品传送带用电动机M2来运行，并用接触器KM1，KM2来控制电动机的运行与停止。由热继电器FR1，FR2实现过载保护。如图3.5所示。
图3.5 主电路设计图

图3.4 PLC端口接线图
4系统程序的设计
4.1 系统流程图
系统启动后进行初始化，然后进行手动/自动选择，若是自动方式则按照自动流程运行。若是手动方式，则按照手动信号执行，如图4.1所示。
首先传动带运转，当啤酒瓶到达清洗检测工位时，则传送带停止，清洗设备对啤酒瓶进行清洗；若未到位，传送带继续运行。定时器设定时间，时间到后清洗结束，传送带继续运行。当啤酒瓶到达灌装工位时，传送带停止，进入灌装程序；若未检测到，传送带继续运行。达到初设定的时间后，灌装结束，传送带继续运行。到达封盖工位时，传送带停止，封盖设备进行封盖，封盖结束后传送带运行。正次品检测是正品还是次品，如果是正品，正品计数器进行计数，当合格品达到12时，自动进行合格品打包，最后循环进行；若为次品，次品计数器进行计数，次品数量达到6时，系统自动停止进行检修。若不到6时，继续以上步骤。
4.2梯形图
系统开始进行初始化和手动自动选择，有关程序的编写可以分为手动和自动两种方式，手动部分中分为蜂鸣报警器运行，手动触发报警红灯，手动触发主传送带电机，手动触发次品传送带电机，手动触发清洗，手动触发灌装，手动触发打包，手动计数清零等；自动运行程序中还包括清洗灌装等程序的计时，合格品的计数，次品的计数，当合格品计数到12时自动触发打包程序，以及次品达到6时，系统自动停止。以下本文将会分为手动，自动两个模式，进行说明。

图4.1 系统流程图
4.2.1手动灌装流水线程序
（1）系统进行初始化梯形图如下，

图4.2 初始化梯形图
（2）手动自动切换，梯形图如下，

图4.3 手动自动切换梯形图
（3）当系统为手动时，手动黄灯亮，手动触发主传送带和次品传送带的运行，梯形图如下，

图4.4 手动触发两个传送带梯形图
（4）手动清洗。光电传感器检测到啤酒瓶到达清洗工位时，主传送带停止运行，按下手动清洗，并将计时器T0自锁，控制手动清洗时间为5s。5s后，主传送带继续运行，梯形图如下，

图4.5 手动清洗梯形图

（5）手动灌装。光电传感器检测到啤酒瓶到达灌装工位时，主传送带停止运行，按下手动灌装，并将计时器T1自锁，控制手动清洗时间为5s。5s后，主传送带继续运行，梯形图如下，

图4.6 手动灌装梯形图

（6）手动封盖。梯形图如下，光电传感器检测到啤酒瓶到达封盖工位时，主传送带停止运行，按下手动封盖，并将计时器T2自锁，控制手动清洗时间为1s。1s后，主传送带继续运行，梯形图如下，

图4.7 手动封盖梯形图
（7）正次品检测。当次品检测到位时，主传送带停止运行，对瓶子进行正次品检测，检测为次品时，次品检测红灯亮；检测为正品时，正品检测绿灯亮。

图4.8 正次品检测梯形图

（8）当检测为次品时，手动推次品，将次品推到次品传送带上，并对次品进行计数，并将数字显示到七段数码管上。当次品数量累计为6个时，蜂鸣报警器开始报警，报警红灯亮，然后程序将停止，进行停电检修。梯形图如下，

图4.9 次品计数梯形图

（9）当检测为正品时，传送带继续运行，对正品进行计数，并将数字显示到七段数码管上。当次品数量累计为12个时，进行手动打包。梯形图如下，

图4.10 正品计数梯形图

（10）手动打包。打包结束后回到手动初始状态S21，可循环进行手动操作，若不需要继续进行手动操作，则按在停止按钮，回到S0状态。梯形图如下，

图4.11 手动打包梯形图
4.2.2自动灌装流水线程序
（1）自动模式开始，表示系统为自动模式的绿灯亮，主传送带，次品传送带自动运行。梯形图如下，

图4.12 自动模式开始梯形图

（2）自动清洗部分。当光电传感器检测到瓶子到达清洗工位时，主传送带停止运行，然后进行清洗，定时器开始计时，5s后，清洗结束，主传送带恢复运行。梯形图如下，

图4.13 自动清洗梯形图

（4）自动灌装部分，过程与自动清洗部分相同，梯形图如下，

图4.14 自动灌装梯形图

（5）自动封盖部分，当光电传感器检测到瓶子到达封盖位置时，主传送带电动机停止，进行封盖，时长为1 s,封盖时间到，电动机继续运行，梯形图如下，

图4.15 自动封盖梯形图

（6）正品与次品的检测，首先对产品进行正品还是次品的检测。检测为次品时，代表次品的红灯亮，推动装置自动将次品推到次品传送带上，然后次品传送带开始计数，当次品计数达到6个时，蜂鸣报警器报警，表示报警的红灯亮，系统跳回S0状态，系统停止检修；当检测为正品时，代表正品的绿灯亮，传送带继续运行，正品计数器开始计数，当计数到12个是，自动触发打包程序。

图4.16 正品和次品的检测与计数梯形图

（7）当合格品计数达到12时，自动打包开始运行，

图4.17 自动打包梯形图

（8）手动模式与自动模式选择性汇合。

图4.18 选择性汇合
5 系统组态设计
本设计采用组态王6.53进行组态软件仿真，组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。而且，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。建立新组态王工程的一般过程是： 
a) 设计图形界面（定义画面）
b)  定义设备 
c) 构造数据库（定义变量） 
d) 建立动画连接 
e) 运行和调试 
运用组态软件建立啤酒灌装监控系统亦为任务要求，能更直观的显示出整个模拟自动控制过程。
5.1制作步骤
5.1.1 创建新工程
点开组态王以后，点新建，然后输入“啤酒自动灌装生产流水线控制系统设计”工程描述，如图5.1所示。

图5.1 新建工程
5.1.2 构建数据词典
数据库是“组态王”软件的核心部分，工业现场的生产状况要以动画的形式反映在屏幕上，操作者在计算机前发布的指令也要迅速送达生产现场，所有这一切 是以实时数据库为中介环节，所以说数据库是联系上位机和下位机的桥梁。在TouchVew运行时，它含有全部数据变量的当前值。变量在画面制作系统组态王画面开发系统中定义，定义时要指定变量名和变量类型，某些类型的变量还需要一些附加信息。数据库中变量的集合形象地称为“数据词典”，数据词典记录了所有用户可使用的数据变量的详细信息。

图5.2 构建数据词库
5.1.3 组态画面建立与动画连接
（1） 命令语言的设定

图5.3 命令语言的设定

图5.4 命令语言的设定
（2）各参数的设定

图5.5 本站点t1参数

图5.6 动画4参数设定
(3) 啤酒灌装组态画面
本设计的最终组态画面如图5.7所示。

图 5.7 啤酒灌装组态画面
5.2 组态设计的运行和调试
本次仿真分为自动运行和手动运行，以下截图以手动运行为例，当自动控制为“关闭”状态时，系统为手动模式。
（1）按下“行进至清洗”按钮，啤酒瓶运行到清洗工位。

图5.8 瓶子运行到清洗工位
（2）按下“清洗”按钮,清洗设备开始对啤酒瓶进行清洗。

图5.8 瓶子开始清洗
（3）按下“前进至加啤酒“按钮，啤酒瓶运行到灌装工位。

图5.9 瓶子运行到灌装工位
（4）按下“加啤酒“按钮，灌装设备进行灌装。

图 5.10 灌装设备进行灌装
（5）按下“前进至加盖”按钮，啤酒瓶运行至封盖工位。

图5.11 瓶子运行到封盖工位
（6）按下“加盖”按钮，封盖设备对瓶子进行封盖。

图5.12 封盖设备进行封盖
（7）以上过程一直循环往复进行，下一圈开始是，计时值加一。

图5.13 计数值加一
6 总结

本文介绍了基于三菱FX2N-64MR PLC的啤酒自动灌装生产流水线的控制系统的设计。该系统的设计包括硬件设计和软件设计。硬件设计方面，根据系统的控制要求对各硬件设备进行了选型并对三菱FX2N-64MR PLC外部电路接线进行了设计；软件设计方面对软件设计的方法进行了概述，根据要求设计出梯形图并对它进行仿真调试。仿真调试后的控制系统基本上满足以下控制要求：(1)能对空瓶进行运送、清洗，灌装，封盖，包装；（2）对满瓶进行运送及计数，计数值包括累计计数、单位包装计数，次品计数；（3）能够实现手动复位。 
在本次设计中，由于知识量的不足与动手能力的欠缺，很多方面仍然存在不足。在整个设计过程中，只能进行基础程序的自动控制，但对于计数方面还有一些欠缺。在合格品达到12时进行打包，对于这一部分的设计仍有些欠缺。在最后的仿真设计方面，只给出了清洗，灌装，封盖，合格品计数三部分，由于知识的有限，没有办法将打包和次品计数及检修等部分显现出来。在这些部分中，我查阅过很多的资料认真学习了有关三菱FX2n系列的PLC, 弥补了一个双学位学生的知识空缺。希望在以后的学习中，我可以更加完善我的设计，将程序编写的更加合理，将仿真与调试做的更加精美。

谢 辞
本论文是在导师方玮的悉心指导下完成的，首先感谢西南石油大学四年来对我的精心培养，这四年是我的一段比较快乐的时光，也是人生中一段宝贵的经历。
在本次课题设计中，指导老师方老师对我的帮助很大，虽然这段时间我的毕业设计进程“停滞不前”可老师没有将我放弃，一直不厌其烦的督促我，还不时地指导我，这让我很感动。方老师对我的悉心帮助为我打下坚实的理论基础知识，提高个人能力都非常有益，在此我对方老师表示忠心的感谢和崇高的敬意。

参考文献
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[8] 周丽芳，罗志勇.PLC快速入门与实践.北京：人民邮电出版社，2010
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[10]王冬梅，啤酒自动灌装生产线的研究与开发,2001.
[11]熊焕云，虚拟现实技术在灌装生产线设计中的应用研究，2003.
[12]陈卫，自动化生产线中的饮料灌装技术，2010.

附录A 主电路接线图

附录B PLC外部电路接线图

附录C 梯形图