基于PLC控制的液體灌裝機研究

段勇軍，蔣　偉，勇鵬飛

（煙臺張裕葡萄釀酒股份有限公司，山東　煙臺　264000）

基于PLC控制的液體灌裝機研究

段勇軍，蔣偉，勇鵬飛

（煙臺張裕葡萄釀酒股份有限公司，山東煙臺264000）

【摘要】PLC控制系統是當前主流的自動控制單元，基于PLC控制的液體灌裝機也廣泛應用于食品加工行業，尤其是飲料和酒類產品的灌裝生產線。該自動灌裝系統能夠為企業提供高效的自動化生產流水線，有助于降低生產成本，但是在技術方面比如計數單元、灌裝單元等都存在著較大的提升空間，灌裝質量也有待加強，同時設備的運行和維護都需要較高素質的技術人員參與，本文從設備本身、技術人員、操作要點三個方面對該系統進行探討。

【關鍵詞】PLC；液體灌裝；運轉過程；設備維護；研究

引言

我國是消費大國，同時也是食品生產大國，尤其是在飲料、酒類消費方面的市場更是規模巨大，因此國內液體食品的生產規模和生產速度一直處于高速的增長狀態，而自動化的灌裝流水線為擴大液體食品生產效率提供了強有力的保障。液體灌裝機通過加裝PLC控制單元，實現了自動化的灌裝和管理，通過專業化的技術管理和維護，企業可以實現更為封閉、安全的灌裝環節管理，因此對其進行研究具有重要意義。

1　基于PLC控制的液體灌裝機運行過程描述

基于PLC控制的液體灌裝機系統主要包括傳送帶、次品分選傳送帶、灌裝設備、次品挑選設備、定位設備以及計數器等，整個系統的運行與終止、灌裝次數統計、灌裝速度、次品篩選等都由PLC單元進行控制，這樣就能夠完全自動化的管理液體灌裝系統。

該系統分為自動模式和手動模式兩種，主要控制單元是PLC，通過控制皮帶的運轉和停止來實現自動灌裝，開啟運行后，皮帶持續運行直至按下停止鍵或者灌裝感應系統檢測到空瓶子時停止運行，這時就可以完成液體的灌裝，而灌裝的體積由液體流速和單次閥門截止時間來控制，將灌裝時間與皮帶時間控制相互串聯即可實現自動灌裝。比如每次瓶子被檢測到時，皮帶停止1秒鐘，然后用5秒完成灌裝，接著皮帶繼續運行，并利用計數器來控制灌裝數量和空瓶數量，這樣能夠統計產品數量和次品數量。

在自動模式下，由檢測裝置控制皮帶的運轉和停止，檢測到空瓶即停止運行，灌裝完畢恢復運轉，直至檢測到下一個空瓶；在手動模式下，則由人工控制皮帶運行與停止，當空瓶傳送至灌裝設備下方時，按下停止鍵，啟動灌裝設備，灌裝完成后停止設備，然后啟動皮帶。手動模式的優點在于可以隨時調整空瓶與灌裝口之間的位置，灌裝質量更高，次品率更低，而自動模式的優點在于節省人力、灌裝速度更快，但是需要每間隔一段時間進行手動模式調整和空瓶返回。

計數過程需要記錄滿瓶數和次品瓶數，主要是以紅外發光二極管和微博液位計作為傳感器，記錄所有瓶數的技術原理是當紅外線接收管受到紅外線的照射時，其本身的電阻很小，呈低阻值，電路導通，當紅外發射頭與接收頭之間沒有物品阻攔時，發出一個高電平信號，技術裝置充值一次數，當有物體競購紅外發射與接收的中間時，由于紅外線被擋住，紅外接收管呈現最大的阻值，電路斷開，這時紅外接收管發出一個低電平信號。當物體過完之后又回到原來的狀態，記錄次品瓶數的技術原理是當檢測到有次品時，微波接受裝置發出信號給PLC，PLC的寄存器值加1，同時所有瓶數減去次品瓶數便得出了滿瓶數，把滿瓶數也放入另一個寄存器中，這就是記錄滿瓶數和次瓶數的技術原理。電路設置了手動復位按鈕，計數器正常計數時是低電平，按下復位按鈕后，復位端變成高電平，從而清零。

2　操作安全注意事項

在進行灌裝機操作時，應嚴格遵守各項規程，并注意以下事項。

2.1清除異物

灌裝機在開啟前必須對設備進行全面檢查，最重要的一點就是清除皮帶、聯動裝置、感光元件周圍的異物，確保不會因為異物導致計數錯誤、灌裝偏差錯誤、皮帶驟停等情況。

2.2調試機械

灌裝機在正式運行前必須進行試運轉，也就是機械調試，關閉計數器、灌裝設備等部件，運轉機械并查看是否有異響、震動等特殊情況，如果上述情況應立刻停止運轉并檢查故障位置，消除故障后方可運行。

2.3佩戴勞動保護設施

上崗員工應按要求佩戴勞動保護裝置，如專用工作服、安全帽、手套、靴子等，嚴謹佩戴違規衣物及首飾，如毛巾、手表、項鏈等可能被卷入皮帶的物品。勞動保護用品應定期進行更換，破損的勞動保護用品不得進入灌裝作業現場。

2.4清洗要點

清洗設備時，必須注意使用專用的清洗液，嚴謹使用水洗的方式清潔電子裝置，清洗設備時穿戴特殊耐酸堿腐蝕，佩戴勞動保護裝置。設備運行時不得進行任何清洗操作，清洗完畢后檢查是否遺留異物在機械設備內部，確認無異物后方可再次運轉機械設備。

2.5人員管理

在設備運轉時，必須專人監控設備周圍環境，任何無關人員不得進入設備運轉范圍內，也不得使用任何工具在設備運行時直接操作。在設備運轉車間，應嚴格員工進出管理，降低機械運轉的人為干擾因素，除技術人員外其余人員不得隨意觸碰機械控制單元及其他部位。

3　機械維護與保養

設備的運轉需要專業人員進行控制，機械的日常養護同樣需要遵守作業規程，避免錯誤的維護方法降低機械使用壽命。自動灌裝機的機械維護與保養分為周期性維護與日常維護兩類，詳述如下：

3.1周期性維護

應每月對電動機、軸承、輸送帶、鏈條、氣動元件如氣缸、電磁閥、調速閥及電器部分等進行檢查。見擦汗方法可通過手動調整來檢查好壞和動作可靠性，氣缸及電磁換向閥主要檢查是否漏氣和卡滯現象，電磁閥可手動強制動作以判斷是否電磁線圈燒毀及閥堵塞，電器部分可能過對照輸入輸出信號指示燈來校驗，如檢查開關元件是否損壞，線路是否短線，各輸出元件是否工作正常。

3.2日常維護

每班次都要例行檢查灌裝閥、二重邊封罐系統、電動機、輸送帶、鏈條是否正常運行，是否存在異常震動、異常聲音；對松動的緊固件及時打緊。冷卻和潤滑系統是否異常，是否出現異常過熱及變色，及時酌量加注所需牌號潤滑油。

4　結語

基于PLC控制的液體灌裝機具有灌裝效率高、操作方便、安全性能高等特點，因此廣泛的用于啤酒、飲料、液體產品的灌裝生產線上，但是從上述的分析也可以看出，自動灌裝機在操作上主要依賴PLC控制單元和電子元件感應系統，所以對操作人員的素質要求較高，而且存在著較大的次品率，雖然空瓶和次品都是可以重復回收并消除次品的，但是這種次品的重新灌裝增加了生產成本，因此未來應重點研究技術系統的強化和灌裝單元的強化，進一步提升灌裝質量。

【參考文獻】

［1］倪明.液體灌裝機［J］.輕工機械，2010（2）.

［2］呂永茂.葡萄酒發酵站自動化控制系統［J］.新疆農墾經濟，2010（4）.

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