三片飲料罐檢漏設(shè)備控制方案設(shè)計

王躍進

(杭州娃哈哈集團有限公司，浙江 杭州 310009)

三片飲料罐檢漏設(shè)備控制方案設(shè)計

王躍進

(杭州娃哈哈集團有限公司，浙江 杭州 310009)

介紹了三片飲料罐生產(chǎn)工藝中旋轉(zhuǎn)式檢漏設(shè)備的定位原理及其所采用的氣壓測漏方法，并從實用的角度分析了在舊有設(shè)備基礎(chǔ)上進行控制系統(tǒng)改造的方案。同步控制是此類設(shè)備運行的關(guān)鍵，通過程序手段，將軟件同步和機械定位巧妙結(jié)合，能夠準確定位檢測出漏罐，是一種有效的方法。

三片罐；檢漏；控制

0 引言

杭州娃哈哈集團罐頭食品公司三片罐空罐檢漏機為臺灣HSUAN ANN公司20世紀90年代的設(shè)備，其電氣控制系統(tǒng)采用OMRON自動化公司早期產(chǎn)品。由于其負責檢漏控制的可編程控制器(PLC)老化損壞，該檢漏機失去了檢測功能。由于HSUAN ANN公司對此PLC內(nèi)部程序進行了加密，所以無法從相同型號的檢漏機控制器中進行上載應(yīng)用。故對該PLC外圍控制電路進行測繪并深入分析其運行原理，在此基礎(chǔ)上重新設(shè)計編制了控制程序，從而使設(shè)備恢復(fù)了檢漏運行功能。

1 設(shè)備概況及編程設(shè)計思路

1.1 設(shè)備概況

該設(shè)備共有40個檢測工位(圖1)。采用氣壓測漏的方法，此方法具有原理簡單、檢測結(jié)果可靠性高的特點，即往空罐里充氣，根據(jù)檢測到的氣壓值來判斷該罐子是否存在漏洞。每個工位均安裝有氣壓檢測傳感器，傳感器可根據(jù)制罐工藝需要調(diào)節(jié)壓力設(shè)定值，一旦檢測到罐內(nèi)壓力達到設(shè)定值則輸出開關(guān)量信號，表明此罐子為合格產(chǎn)品，否則判定為漏罐。工作時機器按順時針方向旋轉(zhuǎn)，罐子在入口處通過一個分罐螺桿進入，經(jīng)過檢測后再由出口處的一個星輪傳送至輸送線。若檢測后罐子是漏罐，則由出口處的吹氣裝置將漏罐從輸送線上剔除。

圖1 設(shè)備工位及傳感器位置

1.2 編程設(shè)計思路

經(jīng)分析，安裝于機器入口處的同步脈沖檢測傳感器B2和出口吹氣裝置吹氣口之間間隔36個工位。即是說，假如1#工位剛好位于入口同步傳感器B2處，那么此時4#工位則剛好位于出口吹氣裝置的吹氣口處。利用這一原理，設(shè)計了由軟件計數(shù)器指令和比較指令實現(xiàn)的定位控制程序。當機器按順時針方向旋轉(zhuǎn)時，軟件計數(shù)器由同步傳感器B2信號實現(xiàn)1、2、3……的遞增計數(shù)。程序中的40個工位地址則分別由40個軟件比較器控制，每轉(zhuǎn)過一個工位，此工位對應(yīng)的比較器就和計數(shù)器當前值進行比較，當計數(shù)器值等于比較器的設(shè)定值時，就確定了同步傳感器B2處工位的位置，從而實現(xiàn)了機器工位與程序地址的一一對應(yīng)。而對于檢測出的漏罐的定位，即由同步脈沖傳感器B2的位置與出口吹氣裝置吹氣口之間建立一套一一對應(yīng)的地址關(guān)系，即1#與4#對應(yīng)，2#與5#對應(yīng)，以此類推。例如當同步傳感器B2檢測到1#工位時，同時4#工位上的罐子為漏罐，因4#工位上的罐子此時正好位于出口吹氣裝置的吹氣口處，則啟動吹氣裝置將此罐子從輸送線上剔除。

2 控制程序運行流程

控制程序運行流程如圖2所示。

圖2 控制程序運行流程示意圖

3 PLC選型及I/O點定義

該控制方案所要求的輸入/輸出均為開關(guān)量信號，實際使用輸入43點、輸出41點，并預(yù)留一些備用點位。根據(jù)其點數(shù)選用OMRON SYSMAC CPM2AH-60CDR-A可編程控制器和40EDR、8ER兩個擴展模塊，PLC輸入信號為低電平有效。對輸入、輸出點進行分配，如表1所示。

表1 PLC輸入、輸出點分配表

4 程序工作原理

4.1 待檢測罐子定位控制

程序中包含1個CNTR計數(shù)器和40個CMP比較器，以CNTR計數(shù)器和1#工位所對應(yīng)的CMP1#比較器相結(jié)合為例進行闡述：當機器運轉(zhuǎn)時，假設(shè)從0位標志開始，0位標志每轉(zhuǎn)過一圈使得0位傳感器B1輸出信號將3.05置1，CNTR計數(shù)器清零。隨后CNTR計數(shù)器在同步傳感器B2信號3.06的作用下開始計數(shù)，每增加一個數(shù)表示轉(zhuǎn)過了一個工位。同步信號3.06同時輸入CMP1#比較器中，CMP1#將自身設(shè)置值與計數(shù)器CNTR中的當前值進行比較，當比較結(jié)果等于1時，則等于標志255.06導(dǎo)通，使中間繼電器220.00得電。若此時1#工位上檢測到有罐子，則罐體檢測傳感器B3信號輸出使得3.07導(dǎo)通，斷電保持繼電器HR7.00置1，即PLC輸出點10.00得電，所對應(yīng)的1#充氣電磁閥動作開始往罐子里充氣。同時時間繼電器TIM000開始計時，時間達到設(shè)定值后將HR7.00復(fù)位，此時間繼電器設(shè)定值也就是往罐子里充氣的持續(xù)時間。因程序內(nèi)部均采用具有斷電保持功能的繼電器，即使PLC斷電后重新上電，也不影響內(nèi)部繼電器斷電前的狀態(tài)，因此程序可以從任意一個工位開始運行。

輸出繼電器10.00使斷電保持繼電器HR10.08置1，這是罐子出口處吹氣裝置啟動的條件之一。氣壓傳感器對罐子的檢測結(jié)果若為漏罐，則1#壓力傳感器信號0.00值為0，使HR17.00置0。若檢測結(jié)果為合格罐，則1#壓力傳感器0.00值為1，使HR17.00置1，這也是罐子出口處吹氣裝置啟動的條件之一。HR10.08、HR17.00的復(fù)位信號均按機器旋轉(zhuǎn)方向由前一個工位(40#工位)產(chǎn)生的信號222.07提供，即前一個工位的定位信號復(fù)位后一個工位程序元件的狀態(tài)。如圖3所示。

圖3 部分控制程序

4.2 漏罐剔除定位控制

PLC輸出地址15.00為機器出口處漏罐吹氣剔除信號，由200.00～200.04中間繼電器構(gòu)成的或門電路控制，每個中間繼電器又分別由8個工位的條件組成或門，共計40個工位。當某一個工位條件一旦同時滿足則表示該工位檢測出了漏罐。此條件由3個因素決定：以4#工位為例，HR10.11得電表示4#工位上有罐子；HR17.03得電表示4#工位上的罐子是合格罐，否則是漏罐；220.00得電表示4#工位上的罐子剛好位于機器出口吹氣裝置的吹氣口處。若這3個因素同時滿足，則通過中間繼電器200.00使15.00得電，打開吹氣電磁閥，將漏罐從出口輸送線上剔除。如圖4所示。

圖4 漏罐剔除控制程序

5 結(jié)語

本文在檢漏機控制程序方案的建立、分析、研發(fā)過程中，在同步定位問題的解決上采用了軟件計數(shù)器和比較指令相結(jié)合的方法，使問題得以簡化。在PLC外圍輸入定位信號的處理上，由原設(shè)備的5個傳感器減少為3個傳感器信號。總之，在程序的編制構(gòu)思過程中，其思想是用常用的、簡單的指令去實現(xiàn)和解決問題。運行結(jié)果表明，所用的方法合理，優(yōu)化并完善了原控制系統(tǒng)，調(diào)試運行后該機器完全達到了原廠設(shè)備的功能。

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2014-08-22

王躍進(1978—)，男，浙江金華人，工程師，從事食品罐頭、飲料生產(chǎn)設(shè)備控制系統(tǒng)研究及設(shè)備自控維護工作。