啤酒包装线控制装置的设计毕业设计开题报告

中北大学毕业设计开题报告学生姓名：普龙飞学号：0902044350学院、系：机械工程与自动化学院、机械自动化系专业：机械电子工程设计题目：啤酒包装线控制装置的设计指导教师:崔宝珍2013年3月25日开题报告填写要求1．开题报告作为毕业设计答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在系审查后生效；2．开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3．学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）。文中应用参考文献处应标出文献序号，文后“参考文献”的书写，应按照国标GB7714—87《文后参考文献著录规则》的要求书写，不能有随意性；4．学生的“学号”要写全号（如0201140102），不能只写最后2位或1位数字；5.有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”；6.指导教师意见和所在系意见用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改或潦草书写。毕业设计开题报告1.结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：文献综述1.1课题设计的背景及意义啤酒作为一种风味独特的饮料，越来越受到人们的欢迎。随着人们对自身安全的关注，对啤酒的卫生质量要求也变得更严格。啤酒包装是啤酒生产过程的最后一道工序，也是啤酒生产过程的重要一环，对啤酒的外观和质量都有直接影响。⑴-[2]啤酒酿造工艺日趋成熟，但包装质量却成了啤酒厂家的心头病。⑶包装质量影响因素多，设计面广，定量检验难度大，尤其是在洗瓶检瓶，啤酒输送过程中的撞瓶，倒瓶，贴标质量，及装箱缺瓶等方面存在问题。一条质量好，技术先进，设计合理的包装生产线，既可生产出优质的产品占领市场，又可节约成本，降低能耗，提高经济效益。为此，对啤酒包装线控制装置进行设计，提高我国啤酒生产的自动化水平，成为一个刻不容缓的研究课题。[6]-[7]1.2国内外研究现状中国啤酒装备制造业是伴随中国啤酒工业的迅速发展而成长起来的产业。1987年开始，我国从西欧、东欧、日本等国家和地区进口了200多条灌装线。国内设备制造企业通过多年努力，对国外技术进行消化吸收，到90年代已能成套与配套生产啤酒加工设备。但这些投入运行的包装线因使用年限已久，部分单机或输送系统已陆续淘汰。有的需要更换单机，有的则需要更换输送系统并重新进行平面布置。⑵进入21世纪以来，中国啤酒装备进入快速发展期。目前，啤酒装备制造业已建立起了比较完整的装备制造体系：从原材料贮存、精选、输送、处理到啤酒的生产加工、过滤分离、灌装、贴标（套标）、干包装；从生产过程控制、在线检测、消毒杀菌、综合利用、环境保护到PET瓶吹瓶、容器加工、工程安装及配套服务，中国制造的啤酒装备已基本满足中国啤酒生产企业的需要。但目前我国啤酒生产主要依靠进口国外设备，其主要原因是国产设备特别是关键设备性能无法与国外设备匹敌。许多啤酒装备生产企业即使引进国外设备的技术、理念，也没能超越模仿的层次。在自动控制水平、可靠性、质量方面与发达国家相比还有较大差距，在性能和水平上与国外仍有一定差距。在灌装阀的研制方面，国内还远远地落在发达国家后面，其洗瓶、杀菌的能耗比国外先进机型高好几倍。单元装备自动化程度不高；单元装备与整体工程化配套程度不高；与主体装备配套的辅机、辅件、仪器和仪表等国产化产品性能还不稳定。灌装过程中酒的增氧量较大，纯生啤酒的灌装设备运行不稳定。贴标机与德国克朗斯设备比较故障率较高，皱标、碎标、歪标、漏标现象时常出现。国内洗瓶机清洗带铝箔的啤酒瓶时洗净率低，清除废标效果不好。⑷-⑸美国是世界上包装机械发展历史较长的国家，早已形成了独立完整的包装机械体系，其品种和产量均居世界之首。10多年来，美国始终保持着世界最大包装机械生产和消费大国的地位。其产品以高、大、精、尖产品居多，机械与计算机紧密结合，实现机电一体化控制。德国的包装机械在计量、制造、技术性能方面均属世界一流。该国生产的啤酒、饮料灌装成套设备生产速度快、自动化程度高、可靠性好。主要体现在：工艺流程的自动化、生产效率高，满足了交货期短和降低工艺流程成本的要求；设备具有更高的柔性和灵活性。主要体现在生产的灵活性、构造的灵活性和供货的灵活性，适应产品更新换代；利用计算机和仿真技术提供成套设备，故障率低，可进行远程诊断服务；对环境污染少，主要包括噪音、粉尘和废弃物的污染。意大利生产的包装机械中，40%是食品包装机械，如糖果包装机、茶叶包装机、灌装机等。产品的特点是外观考究、性能优良、价格便宜。意大利包装机械行业的最大优势就在于可以按照用户的要求进行设计和生产，并能保证很好地完成设计、生产、试验，实现监督、检验、组装、调整和用户需求分析等。日本的啤酒包装机械，虽然以中小单机为主，但设备体积小、精度高、易于安装、操作方便、自动化程度也较高。⑻1.3PLC相关技术的运用可编程控制器是以微处理器为核心的专用计算机利用它面向用户的编程语言，不仅能始实现逻辑控翻，还能实现各种顺序和定时控制以及复杂的闭环控制。利用它内部大量的辅助继电器可以实现无触点控制；利用它控制时可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、在恶劣环境下能长时间不断运行、编程容易且维护工作量小、还配有通讯接口和各种摸块的特点，可以把它作为工作下位机放在自动生产线的工作现场完成各种控制任务。⑼PLC的发展在I960年代末的消除大的成本参与改变复杂的继电器的基础控制系统，它运用领域包括时序控制和同步控制的流程和辅助元素在制造业、化工和流程工业。PLC的可用性与基本特征像算术运算和提高图形用户国米-脸（GUI）在编程和沟通，承诺手段用PLC的优势在调速运用。成功的例子是利用PLC控制为主要控制器。而作为一个助理设备，PLC在工业的运用作为一个检测和控制系统与多任务报告。添加新的设备来控制或改变操作条件来实现新的控制功能可以很容易地从控制软件组实现。［⑼-［21］PLC控制技术可用于啤酒包装的整个过程控制中。PLC将采集的数据传输至上位机，并根据其输出的指令对灌区现场的执行机构进行控制。，9］采用PLC对送切膜机构的控制系统，操作简便、可视性好、可维护性强。［10］用西门子S7-317T-2DPPLC可实现空间运动控制的结构。［ii］啤酒包装线上的智能计数，利用光电传感器光束发射和接收对瓶进行计数o［12］利用PLC的位移控制实现对瓶子的止瓶、自动取标、日期打印等整个动作过程。［18］通过对PLC系统的改造可以大大提高堆码机速度。［13］缺瓶检测主要通过光电传感器检测，PLC控制进行，实现报警和剔除功能。［14］-［16］1.4结论通过对参考文献的学习研究，啤酒包装自动线是技术比较复杂、自动化程度较高的轻工业生产线。设备在生产过程在会因各种各样因素产生故障，造成临时停车，其工作过程流水线较长，要满足人机系统要求和安全卫士要求，并合理控制生产线中的多台机。［18］而其中的关键技术有：酒瓶中啤酒位置的控制、输送带速度的调节、包装计数定时的控制，以及异常情况的控制。⑶本研究课题主要采用西门子S7-200等完成对啤酒包装过程中的各种控制。参考文献：赵延伟.啤酒包装及其设备.食品与机械[J],1986,(3)：32-34王湘宏•啤酒包装生产线的设计[J].啤酒科技，51028,2005,(8);12-15李玉昌，陈有源，叶维风.PLC在啤酒包装自动化控制方面的运用[A].硅谷，551109,2011,(17)：128,102郑培飞•中国饮料、啤酒机械行业发展前景[J].中外食品，1999，(2)：21刘尉•国内啤酒灌装生产线的发展之路[J].酒、饮料技术装备,2007(6):26-29李先年•啤酒包装过程控制[J].啤酒科技，250031，2004，(5)：5-6,8白文，杜大川，李玉松，王中东.PLC技术在啤酒工业中的运用[A].农业科技与装备，2010,(7):40-42赵霞.国外包装机械的发展现状[J].机械工业标准化与质量，2012,(10)：10-12王东梅，李玉成.PLC在啤酒灌装压盖上的运用[B].包装工程,2000,(4)：33-34,48郭慧敬.基于MCGS的啤酒膜包机送切膜包机送切莫控制系统[A].轻工机械，2010.10,28(5):58-61李正国•关于啤酒、饮料包装的控制线输送系统运动控制的思考[J].酒、饮料技术装备，2006,(3):54-56张树君，高尚宇，申兆亮，张冬梅•啤酒包装线上的智能计数器的设计[B].包装与食品机械，2001,19(04):20-21潘伟健•啤酒灌装线高位机的改造[J].啤酒科技.510308,2012,(8)：16-19莫伟荣，叶青•啤酒纸箱包装缺瓶检测装置的开发与运用[J].啤酒科技，2010,(8):11-14陈晓彬，黄洪涛.PLC在纸箱包装机缺支检测系统中的运用[J].啤酒科技，2010,(05):55-56杨怀林•基于PLC啤酒装箱控制系统的设计[B].机床电器，2010,(6)：31-32许强，陆洪，陈丹梅.啤酒包装生产过程监控系统[J].信息技术，2000,(5)：24-25戚长政•自动机与生产线[M].北京：科学出版社，2004.161-164PanagiotisH.Tsarouhasa,IoannisS.Arvanitoyannisb.Assessmentofoperationmanagementforbeerpackaginglinebasedonfieldfailuredata:Acasestudy[J].JournalofFoodEngineering98(2010),51-59NordinSaadn,M.Arrofiq.APLC-basedmodified-fuzzycontrollerforPWM-driveninductionmotordrivewithconstantV/Hzratiocontro[J].RoboticsandComputer-Integrated,Manufacturing28(2012)95-112YousifI.AlMashhadany.DesignandImplementofaProgrammableLogicController(PLC)forClassicalControlLaboratory[J].IntelligentControlandAutomation,2012,3,44-49毕业设计开题报告2•本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：2・1研究对象啤酒包装目前主要是瓶子的灌装，主要是把空箱卸下放在输箱带上，运送到卸箱机，取出啤酒瓶放在输送带上，后送到洗瓶机进行洗瓶，洗干净后用验瓶机进行酒瓶检验，合格后送往灌装压盖机灌装，灌装后进行杀菌，再送往贴标机进行贴标，然后对啤酒进行装箱，最后对啤酒进行堆码。在这过程中对啤酒包装过程中的各工序包装机及输送装置、辅助装置进行控制，以及啤酒质量的控制，从而实现啤酒包装高效自动化进行。2.2本课题研究的主要内容（1）啤酒瓶中啤酒位置的控制。对啤酒瓶液位的控制，防止啤酒灌装过量，流出瓶外，对啤酒造成浪费，以及影响整个包装过程的效率。（2）输送带速度调节。输送带的速度对整个包装线具有重要的意义，输送带的速度不能过快，也不能过慢，过快会造成瓶子的堵塞，过慢会造成机器空运，造成不必要的损耗，对于各种发生的异常情况，上一机器的停机一定时间不能对下一机器造成影响，要预备一定的储量。（3）包装计数定时的控制。对啤酒瓶进行计数能对啤酒的装箱过程有效地进行，及时查处包装过程出错环节（如瓶子破裂）以及了解日产量指标。对输送带进行暂时的停机，完成啤酒的装箱需要用定时器定时，啤酒进入箱子需要一定时间。（4）异常情况的控制。包装过程中会出现各种意外情况，如不能及时发现，会造成严重的后果，啤酒的浪费，以及造成机器的故障，影响生产效率，造成损失。2・3设计的解决方案（1）对啤酒瓶中液位的控制。采用控制液位定量法灌装，灌装是啤酒瓶上升产生间隙，啤酒下流，空气由排气管输出。到达一定位置后瓶内气体与液面上压力平衡，液位保持不变，调节瓶子的上升高度可控制液面位置。（2）对输送带的速度调节。用光电检测开关检测瓶流速度，不同的瓶流速度对应变频器不同的速度。由PLC的输出端子去控制变频器的多段速控制端，实现变频器速度与包装速度相匹配。在包装速度不变的情况下，瓶流速度必须和包装速度保持一致,这就需要用一个光电传感器把检测到的瓶流脉冲输入到PLC,由PLC控制变频器多段速调速让其改变输出频率驱动电动机，实现对电动机的调速控制即控制瓶流速度与包装速度相匹配。包装计数定时的控制。每当酒瓶通过计时，就会被计数器的传感器检测到，酒瓶个数加1，接近开关通过检测金属瓶盖计数。光电开关有光束发射端和接受端，如发射端与接收端位于同一侧，酒瓶通过时就会将发射的光束反射回来，被接受端接受到，开关状态改变，计数电路检测到状态变化而计数；若发射端与接受端相对，酒瓶通过他们之间时，光线被遮，也会改变开关状态。按预先设定的定时值对输送带进行定时，当瓶子被夹紧后进再进行装箱。异常情况的控制。如啤酒瓶在输送中的碰撞破碎，啤酒灌装超过规定液位，杀菌机的停机等，发生故障后需要进行报警并采取一定的有效措施进行处理。当破瓶出现，应报警并把它传送出去，当啤酒溢出时灌装机停止灌装，杀菌机停止后，后面的机器都要停机，否则生产的啤酒都不符合卫生要求。图2.1啤酒包装线控制系统结构图附件：参考文献格式学术期刊作者•论文题目•期刊名称，出版年份，卷（期）：页次如果作者的人数多于3人，则写前三位作者的名字后面加“等”，作者之间以逗号隔开。例如：[1]李峰，胡征，景苏等.纳米粒子的控制生长和自组装研究进展.无机化学学报，2001,17（3）:315~324[2]J.Y.Li,X.L.Ch