傳統的飲料灌裝生產線的電氣設備控制系統是傳統的繼電器—— 接觸器控制方式，在使用過程中，生產效率低，人機對話靠指示燈+按鈕+揚聲器的工作方式，響應慢，故障率高，可靠性差，系統的工作狀態、故障處理、設備監控與維護只能憑經驗被動的去查故障點。且在生產過程中容易產生二次污染，造成合格率低，生產成本增加。而自動化生產線在眾多領域應用得非常廣泛，其控制部分常常采用可編程控制器(PLC)控制，它使得生產線運行更加平穩，定位更加**，功能更加完善，操作更加方便。
可編程控制器(PLC)是以微處理器為基礎，綜合計算機技術、自動化技術和通訊技術而發展起來的一種新型工業控制裝置。它將傳統的繼電器控制技術和現代計算機信息處理兩者的優點結合起來，成為工業自動化領域中*重要、應用*多的控制設備。國際電工委員會(IEC)1987年2月頒布的可編程序控制器第三稿中定義：“可編程序控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計，它采用了可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字式和模擬式的輸入／輸出(I／O)，控制各種類型機械的生產過程。可編程序控制器及其外圍設備都按易于與工業系統聯成一個整體，易于擴充功能的原則設計”。簡單說，可編程序控制器是一個專門用于工業控制的通用計算機。
PLC顧及了工業現場的環境，具有可靠性高、抗干擾能力強；功能完善、組合靈活；編程方便；安裝、維修簡單等特點。因此，在生產流水線，機床設計改造等復雜系統中，PLC代替繼電接觸控制已成為必然。
在飲料灌裝機設備方面，美國、德國、日本、意大利和英國的制造水平相對較高。我們可以通過這些國家的飲料灌裝機的發展趨勢來確定我們國家于他們之間的差距，應該向哪方面發展才能縮小之間的差距，是我國的飲料灌裝機盡快躋身世界先進行列。本文在研究了PLC的特點、基本結構和控制方法的基礎上，將PLC技術引入了飲料灌裝生產線，設計了基于PLC的飲料灌裝設備，并在杭州娃哈哈公司得到了初步應用。
1 PLC的基本結構
PLC本質上是一臺用于控制的專用計算機，因此，它與一般的控制機在結構上有很大的相似性。PLC的主要特點是與控制對象有更強的接口能力，也就是說，它的基本結構主要是圍繞適于過程控制的要求來進行設計。
一個可編程序控制器系統的基本組成如圖1所示，它包括以下幾個部分。 
(1)CPU模塊：CPU模塊是可編程的核心模塊，它主要由微處理器和存儲器兩部分組成。
(2)輸入／輸出模塊：輸入／輸出模塊是可編程控制器與現場設備連接的接口。
(3)編程設備：編程設備是可編程控制器系統中*重要的外圍設備，利用它可以輸入、檢查、修改、調試用戶程序，也可以在線監視可編程控制器的工作情況。
(4)電源模塊：電源模塊將交流電源轉換成可編程控制器所需要的直流電源，是可編程控制器能夠正常工作。
2 飲料灌裝生產線控制要求
(1)系統通過啟動按鈕設定為自動操作模式，啟動后生產流水線傳送帶的驅動電機啟動并一直保持到停止按鈕動作或灌裝設備下的傳感器檢測到一個空瓶子時停止；
(2)當瓶子定位在灌裝設備下時，延時1秒，灌裝設備開始工作，5秒后自動停止；
(3)瓶子裝滿飲料后，傳送帶驅動電機必須自動啟動，并保持到又檢測到一個新的空瓶子或停止按鈕動作。系統工作流程圖如圖2所示。 
圖2 飲料灌裝生產線PLC控制系統工作流程
3 軟件設計
軟件采用梯形圖編程，由模塊化原則劃分為相對獨立的功能塊。由于初始啟動電流較大，若以直接通過電流大小判斷電機工作狀況，則會發生報警誤動作。我們采用速動保護，使系統通過軟件實現，當啟動初始避開報警判斷，再進入電流保護檢測狀態。
軟件設計規定了在設定方式下，不同設備的運行狀態和在線設備的連鎖起／停條件。系統開機后，先檢測工作狀態選擇按鈕，任何情況，急停按鈕均可停止全部設備，以備突發事故時使用。
4 結束語
本文利用PLC自身的特點和優勢，設計了飲料灌裝生產線PLC控制系統，系統硬件組成簡單、靈活，投資少軟件有豐富的指令，可以完成各種復雜的控制功能。 |