自动灌装与分选生产线监控系统设计优化

1.系统组成及工作原理

自动灌装与分选生产线由翻转机械手、传送带、水平推杆、龙门机械手、PLC控制系统、气动回路以及配套的传感器等部分组成，如图10-9所示。

空瓶由上瓶装置间歇推出，经传送带向前输送。有缺陷空瓶（即非金属工件）由水平推杆推出，送至废品区存放；合格空瓶（即金属工件）送至灌装工位进行灌装。灌装时要求瓶口全部朝上，若瓶口朝下则经翻转装置将空瓶翻转后再进行灌装。灌装好的瓶子经机械手搬运至指定工位：黑色、白色金属瓶依次放置在B#与C#工位。灌装系统结构及工作原理同前。

2.控制功能要求

自动灌装与分选生产线的PLC控制系统由PLC、特殊功能模块FX0N-3A、触摸屏、变频器组成。传送带和龙门机械手以及变频器由1#PLC控制，翻转机械手由2#PLC控制，1#PLC通过RS485通信对变频器进行控制，系统的监控通过触摸屏来实现，两台PLC通过1∶1通信实现信息交换。为提高自动分配生产线的真实性，其控制功能要求如下。

图10-9 自动灌装与分选生产线系统简图

（1）上电

系统上电后，两层信号指示灯的红灯亮，各执行机构保持上电前状态。

（2）工作模式

生产线有两种工作模式：手动操作、自动运行。

（3）手动操作

在“手动操作”工作模式下，可分别对各气缸的运动，灌装阀、水泵以及传送带的起停进行控制，人机界面信息提示区显示“手动操作”。

（4）自动运行

选择“自动运行”工作模式。停止状态时人机界面提示信息区显示“自动运行停止”。

1）按触摸屏“起动”按钮，系统检测自动运行初始条件。条件满足执行步骤2），不满足则系统自动停机，同时人机界面提示信息区显示“请手动调整后再起动”。自动运行初始条件：上瓶装置推料气缸活塞杆内缩；水平推杆气缸内缩；翻转机械手垂直升降气缸活塞杆内缩，气动手指水平放置并且手指处于张开状态；龙门机械手吸盘位于D#工位，垂直气缸活塞杆内缩；储液缸液位320mm（可在触摸屏上设定和修改）。

2）若上瓶装置内有空瓶则执行步骤3），若无则人机界面提示信息区显示“请放入空瓶”并计时等待5s。5s内若有空瓶放入则继续执行步骤3），若无则自动停机。

3）1送带起动运行，上瓶装置推出空瓶。有缺陷空瓶（即非金属工件）在传送过程中被水平推杆推至废品区。合格瓶（即金属工件）送至灌装工位，瓶口朝上时即进行灌装；若瓶口朝下则经翻转装置将空瓶翻转后再进行灌装，灌装量为Δh=50mm，灌装误差不超过±3mm（灌装量可在触摸屏上设定和修改）。每次灌装结束后，系统自动向储液罐增补灌装液，液面高度稳态误差不超过±3mm。

4）灌装好的瓶子经机械手搬运至指定工位。黑色金属瓶子放在B#工位，白色金属瓶子放在C#工位，机械手搬运完毕返回初始位置等待（注：因仿真设备搬运机械手无夹持机构，故用吸盘动作模拟）。

5）上瓶装置内只要有空瓶，推料缸就自动依次推出下一工件，生产线按工艺要求不停机运行。(www.xing528.com)

6）生产线在处理完在线灌装与分选任务后，若上瓶装置没有瓶子，则系统进入节能待机状态（传送带低速运行），同时人机界面提示信息区显示“请放入空瓶”。待机10s后，若有空瓶放入则传送带自动转入高速运行，系统恢复至正常工作状态，否则自动停机（注：电动机高、低速运行频率，节能待机运行时间均要求可在触摸屏上进行设定；电动机高、低速运行频率自行选定）。

7）自动运行过程中，人机界面提示信息区显示“自动运行”，两层信号指示灯的绿灯亮。

8）自动运行过程中，按触摸屏“停止”按钮，生产线在处理完在线灌装与分选任务后自动停机，两层信号指示灯的红灯亮。

（5）安全与保护（同前）

3.触摸屏监控界面功能要求

（1）用户界面组成

自动灌装与分选生产线的用户界面包括自动运行界面（如图10-10所示）、手动操作界面（如图10-11所示）和参数设定界面（如图10-12所示），还可以在上述基础上进行完善。除“急停”外，其他所有控制操作均应在触摸屏上实现，不得使用设备操作面板上的按钮，系统上电后触摸屏自动进入自动运行界面。

（2）用户界面功能

用户界面分为三大功能区，各功能区的要求如下：

图10-10 自动运行界面

图10-11 手动操作界面

图10-12 参数设定界面

1）信息栏。位于界面的上方，包括设备名称、提示信息显示区以及系统时钟显示区3部分。提示信息显示区根据系统的运行状态显示“请手动调整后再起动”、“请放入空瓶”、“手动操作”、“自动运行停止”、“自动运行”、“变频器故障”、“紧急停机”等信息。

2）功能区。位于界面中间位置，用于放置各功能界面的功能控件。

3）界面切换按钮栏。位于界面的下方，放置界面切换按钮，用户按不同的切换按钮可进入不同的功能界面。