（2） 罐内的CO2压力由自动调节仪根据人工设定的压力参数与检测到的实际压力比较并进行自动调节，使罐内CO2压力在规定范围内。碳化罐内的压力在自动调节仪的设定值应依照成品饮料的含CO2量倍数（GV）与压力温度的关系确定。
（3） 机器在自动状态时，液位始终在高低液位之间波动，液位的高低决定了混合泵的停与开，当液位低于极限时，碳化罐极低位灯显示。
（4） CO2气体喷射器使得CO2气体高效率地溶解于低温水，这是碳酸化的一个关键部位。
1.2.4 电气系统
电气系统采用人机界面作为上位机，方便操作员操作和监视相关部分的动作过程，采用SIEMENS S7?200 PLC作为处理单元，采集各液位、压力及流量信号。控制各执行机构的协调动作[6]。
1.3 软件方案设计
PLC设计步骤图如2所示。
图2 PLC设计步骤图
1.4 文件存档
比较并进行自动调节，使罐内CO2压力在规定范围内。碳化罐内的压力在自动调节仪的设定值应依照成品饮料的含CO2量倍数（GV）与压力温度的关系确定。
（1） 机器在自动状态时，液位始终在高低液位之间波动，液位的高低决定了混合泵的停与开，当液位低于极限时，碳化罐极低位灯显示。
（2） CO2气体喷射器使得CO2气体高效率地溶解于低温水，这是碳酸化的一个关键部位。
2 混合机控制方案设计
2.1 任务分析
根据S7?200系列的PLC特点，并结合经济实用性的考虑，控制系统选用6ES7 216?2BD23?0XB8型号的CPU：输入点数24，输出点数16点，另配一个6ES7222?1PF22?0XA8 8输出可以满足工艺要求，且留有一定的余量。便于以后的修改和扩展。根据系统的性能与要求，PLC输入/输出端口地址的分配见表1。
2.2 系统的硬件电路设计
2.2.1 系统硬件
系统的硬件电路分为主电路和控制电路。
2.2.2 主电路的设计
本系统主要有真空泵、进水泵、输送泵、糖浆泵、冷媒泵及混合泵[3]。
真空泵用于抽真空；进水泵把纯净水输送至脱气罐；输送泵则负责把脱气罐里的水输送至GOB水罐；糖浆泵是把调配好的糖浆输送至糖罐；冷媒泵负责把冷却介质输送至交换器用于降低糖水混合液的温度（约4 ℃左右）；混合泵是把糖水混合液输送至碳化罐。主控制电路如图3所示。
图3 主电路图
2.2.3 控制电路的设计
根据工艺要求，PLC控制系统的输入信号有21个（见表1），且均为开关量。其中有急停按钮，脱气罐高、中、低液位检测；碳化罐高、中、低液位检测；水罐和糖罐的高、低液位检测；碳化罐高、低压力检测；各水泵的过载报警信号等。PLC控制系统的输出信号有20个，分别用于控制各水泵的运转，气动阀门的开关等[4]。
2.2.4 操作面板的设计
本操作面板简单，直观，有电源和故障报警指示，电源开关和急停按钮，碳化罐的温度和压力显示，如图4所示。人机界面方便操作人员操作和监视。
图4 面板示意图
面板的下方分别有压缩空气压力的显示和调节；GOB系统CO2气的压力显示和调节；混合罐CO2气压显示和调节等。
3 系统软件设计
3.1 混合装置的工作原理
混合装置的工作原理[5]如图5所示，水和果汁分别经过过滤器过滤，分别送进水罐和糖罐，经计量阀计量，送入T型管混合，再进入混合罐，经泵机送入碳化罐处理，然后输出供顾客饮用。
图5 混合装置工作原理方框图
3.2 系统流程
通过人机界面上的流程图可以很清晰地监视到设备各部分的运行情况。也可以帮助操作人员分析和判断故障情况。
4 程序调试
利用软件SIEMENS PLC编程软件STEP 7?MicroWIN V4.0 进行调试。
先在电脑上安装好编程软件；在PC与PLC之间连好PPI编程电缆，设置好通信参数，再把编译好的程序下载至PLC。当PC与PLC连接好后，点击监视模式可以监视程序运行情况，能方便诊断故障和修改程序。
5 结 语
通过对系统的硬件设计和软件设计，硬件设计包括西门子S7?200 PLC外部电路的设计与安装；软件部分包括程序的设计与调试。通过仿真和实验设计系统最终实现了饮料混合机的手动、自动及CIP清洗功能；完成了饮料混合机把水、糖浆、CO2按一定比例混合的功能；具备了故障报警提示及故障复位功能。
参考文献
[1] 王福成.电气控制与PLC应用[M].北京：冶金工业出版社，2009.
[2] 曾令琴.PLC原理及应用技术[M].北京：人民邮电出版社，2012.
[3] 张世生.可编程控制器应用技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2009.
[4] 张文涛.西门子S7?200PLC应用技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2010.
[5] 王阿根.西门子S7?200PLC编程实例精解[M].北京：电子工业出版社，2011.
[6] 王淑英.S7?200西门子PLC基础教程[M].北京：人民邮电出版社，2009.
