灌装机

先对控制部分进行模块划分，控制系统软件设计分为四个部分，与硬件结构相对应，即 理瓶机、灌装机、封盖机和辅助及传动四个部分。其灌装机灌装控制总的工艺流程如图 5．1工艺系统流程图所示。

S7．300系列PLC的编程语言是STEP 7。用文件块的形式管理用户编写的程序及程 序运行所需的数据，组成结构化的用户程序。这样，PLC的程序组织明确，结构清晰， 易于修改。为支持结构化程序设计，STEP 7用户程序一般由组织块(OB)、功能块(FB) 或功能块(FC)等三种类型的逻辑块和数据块(DB)组成Ⅲ】。OBl是主程序循环块，在任何 情况下，它都是需要的。它是操作系统与用户程序的接口，决定用户程序的结构。系统 功能块(SFB)为CPU提供的重要系统功能。功能块(FB)是用户编写的包含常用功能 的子程序，有存储区。功能(FC)是用户编写的包含常用功能的子程序，无存储区，这 是与功能块的主要区别。功能块(FB、FC)实际上是用户子程序，分为带“记忆”的功能块 FB和不带“记忆”的功能块FC。FB带有背景数据块(Instance Data Block)，在FB块结束 时继续保持，即被“记忆’’。功能块FC没有背景数据块。数据块(DB)是用户定义的用于 存取数据的存储区，可以被打开或关闭。DB可以是属于某个FB的情景数据块，也可以 是通用的全局数据块，用于FB或FC。在STEP7中各模块与之间的调用关系如图5．2模 块调用关系图所示。

一

FBl块一FCl

DBl块 操作 OBl块一FB2块 系DB2块 统

’—

FC2

图5．2模块调用关系图

Fig 5．2 Relational graph ofmodule transfer

采用西门子STEP7可以对相同的设置进行一次编程，然后，可以在不同的地方进行 调用。例如：电机、阀、泵等，它在使用过程中，有很多的控制过程基本上是相同的，

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￡旦垫壁筐蕉羹旭骜劁垂董墼重量蔓鲤基

凼此．可以在STEP7中建立一个FB功能块，在其中对重复使用的设置进行定义和编程， 按照不同的参数生成不同的DB数字块。在主程序OBl组织块中对其进行调用。这样可 省去很多时『日J。

首先，进行电机的程序设计，由于灌装控制系统中采用了比较多的电机，其工作形 式基本相同。定义一个FB功能块，在FB块中对相同的电机进行统一编程，对于各电机 的具体细节的参数，可在各电机对应的DB数字块中进行相关定义。

FB块的编制，对于所有电机部有开启、关闭、工作显示、故障显示等。下面的图

5 3是FB块中电机控制条件的定义。

程序段一：电机控制

O #start O #motor

AN#stop

= #start dsp

????hterf一、0m

㈣w：EM???f”·、M0n

l口n“ n“

圈5．3 FB块定义图

Fig 5．3 Chartof FB blockdefinition

lh机故障

A #response AN #stan dsp

这些条件包括电机的输入接口启动、停止、启动响应、故障条件，输出接口启动显 示、故障显示和输入、输出接口。 一 却虬 一

襄雾匹F

一加口o

o。mooo鲁哥

进行接口定义后，对FB块进行程序编写，其程序如图5．3所示，灌装机的主程序要 在OBl组织块中编写，OBl是不可缺少的一个模块，OBl块可以对FB块进行调用，在 对FB块被调用的同时，相应的DB块将数据传入。所有控制系统程序都必须OBl块。 灌装机OBl块中对

5．1．1理瓶系统的软件设计

理瓶机的工作原理。程序开始，理瓶机前传输电机启动，其速度可以调节，理瓶机 传输系统末端安装有瓶子检测设备，当该设备检测到有瓶子过来或理瓶机启动开关被按 表5-1理瓶机部分地址定义表

T{出5．1 Definition table ofsome rationale address

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全自塾蕉垡壅薹垫墼劁丕丝丝堡丝量堡窒

下，理瓶机开始工作。理瓶机后端传输机随着理瓶机一起工作，在这段传输线路中安装 有瓶子检测系统(其判断的依据是瓶子是否破碎)，合格品继续前推进，不合格品由清理 设备对其进行清理。理瓶机采取的是两台机器同时工作，两台机器工作方式完全相同。 在两台传输线路的终端，有一个全并线路用的理瓶机，由它将两路瓶子进行合并，在该 设备后面的传输设备上再有一个瓶子检测设备，再一次对瓶子进行检测，合格瓶子被送 入下一个工序，即灌装机系统，理瓶部分工作完毕。对理瓶机的控制，设计控制的参数 主要包括：理瓶机前瓶子的检查、理瓶机前传输线路及传输速度的控制、理瓶机转速以 及理瓶机后面传输设备的控制。

理瓶机启动、理瓶机前瓶子的检查和两条线路的合并，其主程序如程序段二、程序 段三所示下：

程序段二：理瓶机程序

A( O o

)

AN AN

“Lcount—A”

‘‘Lmotor_A”

‘'Emergency\

“Over—load’’

程序段三：合并控制程序

=

A A

=

A( o

‘‘LmotorA

‘'Lcheckp A” ‘‘Lcheekp_VA”

“Lvalve—A”

‘‘Motor\

O ‘‘Lcheckp A’’

)

AN ‘\—load’’ AN “Emergency”

= ‘‘LmotorA”

A “Lcheck—MA” AN “Lcheck—MB

=

“Lhebing M’’

理瓶机部分的控制要求主要是对瓶子进行导入和对坏瓶进行判断、清理工作，导瓶 的速度受到理瓶机转速的控制，所以在设计过程中，需要对理瓶机电机进行调整控制。 程序中一共出现了三处对瓶子的合格性判断，前两个分别用于对两路输入进行独自 检测，第三个是在合并用的理瓶机后面，对二次进入理瓶机的瓶子进行合格性判断的。 5．1．2灌装机系统软件设计

灌装机控制软件分为两个部分，一是开关量检测部分，二是模拟量检测部分。在开 关量检测部分，首先是对灌装机转速的控制。当检测设备检测到有瓶子过来后，发出控 制信息，使灌装机旋转一个瓶位角，以待下一个瓶子的检测。当瓶子送入灌装机后，灌 装控制的程序启动，检测瓶子位置合格后，插管机构动作，由检测元件对其位置检测后，

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电磁阀打开，流量计开始计量，同时气缸慢慢收回，计量完成后，电磁阀关闭，同时气 回位，插管机构完全收回。

程序段四：灌装机控制程序 A(

O ‘‘start'’ O “Gsit check”

)

AN ‘'Over load'’ AN‘'Emergency'’

= ‘‘Gmotor'’

调用电机块程序：

A \on\=L 21．0 BLD 103

A ‘‘Gmotor 0fr =L 21．1

BLD 103 motor ：='Gmotor\A ‘'Gmotor_ondsp’’ NOP 0 =L 21．2 BLD 103

CALL \”：\昏mnzmotor'’ start ：--L21．O

、＼

stop ：=L21．1 respone ：--L2 1．2

tilne——no．\．otor\．time_．o

res—time ：-’’guanzmotor\．res_time

fault ：=\—fault'’

start_dsp：=\’’

res——time——1：=\．response

在这部分的设计中，在瓶子出口处增加了个液体检测设置，由它来判断瓶子中是否装满 液体，检测不合格的由不合格品检测机构将其送出。

程序段五：空瓶检测程序

A‘‘GP

d心

=L 21．O A L 21．O A “GP level”

= “Glevelnull”

A L 21．0

5．1．3投盖、封盖机软件设计

AN

叼P level\

= ‘'Glevelgd”

A ‘‘Glevelnull” L S5T并5S SET T 2

投盖机的控制过程为，传输设备将经灌装机灌装完成的瓶子向后传输时，要经过投 盖机，在投盖机的第一个检测元件检测到瓶子后，其控制的投盖阀打开放下一个盖子。 由于灌装机的速度比较快，在传输过程中，投盖机会出现漏投或瓶盖掉落等情况，所以 在其后应该再增加一个检测元件对缺失盖子的瓶子进行补投盖。因此这段程序在编写过