36000瓶/小時(shí)灌裝壓蓋機(jī)電氣控制系統(tǒng)詳解

摘要：文章介紹了36000瓶/小時(shí)灌裝壓蓋機(jī)電氣控制系統(tǒng)，從主減速機(jī)、瓶止動(dòng)器、灌裝、真空泵、激泡泵、上蓋和下蓋、止蓋和壓蓋、潤滑系統(tǒng)、進(jìn)氣及排氣系統(tǒng)、缸環(huán)蓋升降和進(jìn)出瓶計(jì)數(shù)及主機(jī)運(yùn)行速度顯示、故障指示及停機(jī)信號11個(gè)方面進(jìn)行了分析。36000瓶/小時(shí)灌裝壓蓋機(jī)有112個(gè)灌裝閥，集酒液灌裝、酒瓶壓蓋為一體，能達(dá)到1秒灌裝10瓶的運(yùn)行速度。電氣控制系統(tǒng)采用西門子S7-300PLC,西門子TP-270觸摸屏。

關(guān)鍵詞：灌裝壓蓋機(jī)；電氣控制系統(tǒng)；灌裝狀態(tài)；主機(jī)運(yùn)行狀態(tài)

中圖分類號：TM571 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-2374（2012）01-0083-03

一、主減速機(jī)

主減速機(jī)采用11kW電動(dòng)機(jī)1臺并帶電磁抱閘，配備11kW變頻器1臺，使用電位器調(diào)速，實(shí)現(xiàn)主機(jī)速度可調(diào)及主機(jī)加減速時(shí)間可調(diào)，實(shí)現(xiàn)主機(jī)高速運(yùn)行、低速運(yùn)行通過PLC程序自動(dòng)切換。灌裝狀態(tài)，無停機(jī)信號輸入，主機(jī)高速運(yùn)行；當(dāng)進(jìn)瓶接近開關(guān)檢測到不滿瓶、瓶止動(dòng)器處于關(guān)閉狀態(tài)，主機(jī)低速運(yùn)行。當(dāng)主機(jī)處于灌裝狀態(tài)，無停機(jī)信號輸入，啟動(dòng)按鈕按下或點(diǎn)動(dòng)按鈕按下， 主機(jī)啟動(dòng)。當(dāng)停止按鈕按下、急停按鈕按下、有停機(jī)信號輸入時(shí)，主機(jī)停止。

二、瓶止動(dòng)器

瓶止動(dòng)器電磁閥（兩位三通閥），通過控制電磁閥的通斷來控制止瓶氣缸的升降。進(jìn)瓶滿瓶接近開關(guān)，用來檢測進(jìn)瓶量的多少。進(jìn)瓶倒瓶光電開關(guān)，用來檢測有無倒瓶。出瓶堵瓶接近開關(guān)，用來檢測有無堵瓶。灌裝狀態(tài)，瓶止動(dòng)器開關(guān)自動(dòng)按下，進(jìn)瓶滿瓶接近開關(guān)閉合，為進(jìn)瓶滿瓶狀態(tài)；進(jìn)瓶倒瓶光電開關(guān)閉合，為進(jìn)瓶倒瓶狀態(tài)；出瓶堵瓶接近開關(guān)閉合，為出瓶堵瓶狀態(tài)。當(dāng)進(jìn)瓶未處于滿瓶狀態(tài)、進(jìn)瓶處于倒瓶狀態(tài)、出瓶處于堵瓶狀態(tài)，瓶止動(dòng)器動(dòng)作，禁止

進(jìn)瓶。

三、灌裝

灌裝過程用到了7.5kW酒泵1臺及7.5kW酒泵變頻器1臺，實(shí)現(xiàn)灌裝過程中恒壓供酒。機(jī)器脈沖檢測接近開關(guān)，即工位脈沖，用來檢測主機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。有瓶檢測接近開關(guān)，用來檢測有無瓶供給。爆瓶檢測接近開關(guān)，用來檢測酒液灌裝完成沒壓蓋時(shí)有無爆瓶。酒缸液位壓力變送器、酒泵壓力變送器、酒缸CO2壓力變送器，用來檢測相應(yīng)裝置的壓力，將壓力所對應(yīng)的模擬量信號輸入到3個(gè)壓力調(diào)節(jié)控制器（SR93表），壓力調(diào)節(jié)控制器將設(shè)定值與實(shí)際值進(jìn)行PID運(yùn)算并輸出模擬量信號，來控制酒缸液位調(diào)節(jié)氣動(dòng)薄膜閥、酒泵變頻器頻率、酒缸CO2壓力模擬量調(diào)節(jié)閥。通過控制灌裝電磁閥和酒缸排沫電磁閥（兩位三通閥）的通斷來控制灌裝閥（機(jī)械閥）的通斷，實(shí)現(xiàn)酒液的灌裝及酒缸的排沫。

主機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，觸摸屏灌裝閥開關(guān)自動(dòng)按下，為灌裝閥自動(dòng)狀態(tài)。灌裝閥自動(dòng)狀態(tài)下，在PLC程序中將有瓶檢測接近開關(guān)的觸點(diǎn)狀態(tài)與機(jī)器脈沖接近開關(guān)的觸點(diǎn)狀態(tài)串聯(lián)起來，用機(jī)器脈沖上升沿作為使能，用連續(xù)4組32位右移指令，將串聯(lián)起來的狀態(tài)信號依次右移。當(dāng)移位信號閉合，灌裝電磁閥導(dǎo)通，灌裝閥灌裝。主機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，酒缸排沫閥開關(guān)自動(dòng)按下，酒缸排沫電磁閥隨主機(jī)動(dòng)作。

四、真空泵

采用15kW真空泵，實(shí)現(xiàn)灌裝過程中一次抽真空、二次抽真空，并有真空壓力表指示真空度。真空泵用3組接觸器實(shí)現(xiàn)Y-Δ啟動(dòng)，Y-Δ啟動(dòng)轉(zhuǎn)換時(shí)間為2秒。觸摸屏真空泵開關(guān)按下，真空泵無過載故障，無急停信號，真空泵運(yùn)行。用溫度電接點(diǎn)壓力表，來控制真空泵補(bǔ)水電磁閥。真空泵運(yùn)行狀態(tài)，檢測到真空泵排水溫度高，溫度電接點(diǎn)壓力表上限動(dòng)作，自動(dòng)補(bǔ)水電磁閥打開；檢測到真空泵排水溫度低，溫度電接點(diǎn)壓力表下限動(dòng)作，自動(dòng)補(bǔ)水電磁閥關(guān)閉。

五、激泡泵

酒液灌裝完成沒壓蓋時(shí)，通過激泡泵給瓶中注入微量高溫軟水，用來減少瓶頸空氣，降低酒液的氧化度。觸摸屏激泡泵開關(guān)自動(dòng)按下，激泡泵運(yùn)行，激泡電磁閥打開。用3kW加熱管給激泡泵軟水加熱，水溫設(shè)定80℃。用鉑電阻測量激泡泵軟水水溫，將模擬量信號輸入到溫度控制調(diào)節(jié)器（SR93表），溫度調(diào)節(jié)控制器將設(shè)定值與實(shí)際值進(jìn)行PID運(yùn)算，控制加熱管閉合、導(dǎo)通。

六、上蓋和下蓋

滑道蓋檢測接近開關(guān)用來檢測滑道有無蓋，料斗蓋檢測接近開關(guān)用來檢測料斗有無蓋。主機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，觸摸屏輸蓋機(jī)開關(guān)自動(dòng)按下時(shí)，料斗蓋檢測接近開關(guān)檢測到料斗缺蓋，輸蓋電機(jī)動(dòng)作，帶動(dòng)輸蓋皮帶開始上蓋。料斗蓋檢測接近開關(guān)檢測到料斗蓋滿5秒后，輸蓋電機(jī)停止。主機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，觸摸屏料斗電機(jī)開關(guān)自動(dòng)按下時(shí)，滑道蓋檢測接近開關(guān)檢測到滑道缺蓋，料斗電機(jī)運(yùn)行開始下蓋，滑道蓋檢測接近開關(guān)檢測到滑道蓋滿2秒后，料斗電機(jī)停止。灌裝狀態(tài)，主機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，下蓋開關(guān)自動(dòng)按下，當(dāng)滑道蓋檢測接近開關(guān)檢測到滑道無蓋1秒后，發(fā)出滑道無蓋停機(jī)

信號。

七、止蓋和壓蓋

止蓋電磁閥，通過控制蓋滑道末端蓋的通斷，來實(shí)現(xiàn)給壓蓋機(jī)送蓋通斷的目的。吹蓋電磁閥，用來給蓋滑道末端的蓋吹氣，使蓋進(jìn)入壓蓋機(jī)。壓蓋檢測接近開關(guān)，用來檢測壓蓋后酒瓶有無蓋。

灌裝狀態(tài)，主機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，觸摸屏灌裝閥開關(guān)自動(dòng)按下，在PLC程序中將爆瓶檢測接近開關(guān)的觸點(diǎn)狀態(tài)與機(jī)器脈沖接近開關(guān)的觸點(diǎn)狀態(tài)串聯(lián)起來，用機(jī)器脈沖上升沿作為使能，用連續(xù)4組32位右移指令，將串聯(lián)起來的狀態(tài)信號依次右移。灌裝狀態(tài)，移位信號閉合，壓蓋檢測接近開關(guān)閉合，為壓蓋有蓋狀態(tài)。灌裝狀態(tài)，移位信號閉合，機(jī)器脈沖接近開關(guān)閉合，壓蓋檢測接近開關(guān)沒閉合，為壓蓋無蓋狀態(tài)。壓蓋無蓋狀態(tài)，壓蓋檢測接近開關(guān)檢測到5個(gè)無蓋信號后，發(fā)出停機(jī)信號。灌裝狀態(tài)，主機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，觸摸屏灌裝閥開關(guān)自動(dòng)按下，移位信號閉合時(shí)，止蓋電磁閥動(dòng)作。灌裝狀態(tài)，主機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，吹蓋開關(guān)自動(dòng)按下，吹蓋電磁閥隨主機(jī)動(dòng)作。

八、潤滑系統(tǒng)

主機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，凸輪水潤滑開關(guān)自動(dòng)按下，凸輪水潤滑電磁閥2秒動(dòng)作1次，用來給酒閥凸輪潤滑，沖掉酒閥凸輪上的酵母。主機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，提升氣缸水潤滑開關(guān)自動(dòng)按下，提升氣缸水潤滑電磁閥隨主機(jī)動(dòng)作，用來潤滑提升氣缸，減少提升氣缸升降時(shí)的摩擦。主機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，觸摸屏灌裝閥開關(guān)自動(dòng)按下，爆瓶沖洗開關(guān)自動(dòng)按下，爆瓶檢測接近開關(guān)檢測到有爆瓶，爆瓶沖洗電磁閥動(dòng)作，用來沖掉提升氣缸上的爆瓶。主機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，觸摸屏黃油泵開關(guān)自動(dòng)按下，黃油泵開始動(dòng)作，黃油泵壓力檢測開關(guān)檢測黃油泵動(dòng)作次數(shù)，黃油泵1小時(shí)動(dòng)作10次。黃油泵每次動(dòng)作的時(shí)間為5秒，當(dāng)黃油泵打開時(shí)，黃油潤滑電磁閥1、黃油潤滑電磁閥2、黃油潤滑電磁閥3同時(shí)打開，用來潤滑主電機(jī)各個(gè)齒輪。

九、進(jìn)氣及排氣系統(tǒng)

提升氣缸進(jìn)氣開關(guān)自動(dòng)按下，提升氣缸進(jìn)氣電磁閥開啟，提升氣缸進(jìn)氣氣動(dòng)閥開啟。提升氣缸排氣開關(guān)自動(dòng)按下，提升氣缸排氣電磁閥開啟，提升氣缸排氣氣動(dòng)閥開啟。酒缸CO2進(jìn)氣開關(guān)自動(dòng)按下，酒缸CO2進(jìn)氣電磁閥開啟，酒缸CO2進(jìn)氣氣動(dòng)閥開啟。酒缸CO2排氣開關(guān)自動(dòng)按下，酒缸CO2排氣電磁閥開啟，酒缸CO2排氣氣動(dòng)閥開啟。

十、缸環(huán)蓋升降和進(jìn)出瓶計(jì)數(shù)及主機(jī)運(yùn)行速度顯示

缸環(huán)蓋升降共用2組接觸器通過缸環(huán)蓋電機(jī)正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)缸環(huán)蓋升降。缸環(huán)蓋位置檢測接近開關(guān)檢測到缸環(huán)蓋不到上下限、無過載報(bào)警、急停按鈕沒按下、觸摸屏高度調(diào)節(jié)開關(guān)按下，觸摸屏缸環(huán)蓋升降開關(guān)按下時(shí)缸環(huán)蓋升降。

有瓶檢測接近開關(guān)閉合，機(jī)器脈沖接近開關(guān)閉合，用長整數(shù)加指令，實(shí)現(xiàn)進(jìn)瓶計(jì)數(shù)，并顯示到觸摸屏上。壓蓋檢測接近開關(guān)閉合，用長整數(shù)加指令，實(shí)現(xiàn)出瓶計(jì)數(shù)，并顯示到觸摸屏上。通過主機(jī)機(jī)器脈沖信號，用長整數(shù)加指令，實(shí)現(xiàn)主機(jī)運(yùn)行速度檢測，并顯示到觸摸屏上。

十一、故障指示及停機(jī)信號

當(dāng)料斗電機(jī)、主電機(jī)、缸環(huán)蓋升降電機(jī)、酒泵、真空泵掉閘時(shí)，產(chǎn)生過載故障，同時(shí)故障報(bào)警指示燈亮。灌裝狀態(tài)，進(jìn)瓶倒瓶、料斗缺蓋、滑道無蓋、封蓋無蓋、儲瓶臺滿、出瓶堵瓶、急停按鈕按下、過載故障發(fā)生，產(chǎn)生停機(jī)信號。

十二、結(jié)語

灌裝壓蓋機(jī)作為啤酒包裝生產(chǎn)線的核心設(shè)備，電氣自動(dòng)化水平很高，具有高速運(yùn)行、操作簡便、控制穩(wěn)定、保護(hù)裝置齊全的特點(diǎn)，其電氣控制系統(tǒng)有很好的典型代表性。通過以上介紹，使讀者對36000瓶/小時(shí)灌裝壓蓋機(jī)電氣控制系統(tǒng)有詳細(xì)的認(rèn)識，為讀者在以后的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供幫助。

作者簡介：呂星超（1979-），男，河北石家莊人，東旭集團(tuán)有限公司助理電氣工程師，研究方向：電氣控制。

（責(zé)任編輯：趙秀娟）