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(tǒng)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(yīng)用于食品加工行業(yè)，尤其是飲料和酒類產(chǎn)品的灌裝生產(chǎn)線。該自動灌裝系統(tǒng)能夠為企業(yè)提供高效的自動化生產(chǎn)流水線，有助于降低生產(chǎn)成本，但是在技術(shù)方面比如計數(shù)單元、灌裝單元等都存在著較大的提升空間，灌裝質(zhì)量也有待加強，同時設(shè)備的運行和維護都需要較高素質(zhì)的技術(shù)人員參與，本文從設(shè)備本身、技術(shù)人員、操作要點三個方面對該系統(tǒng)進行探討。

【關(guān)鍵詞】PLC；液體灌裝；運轉(zhuǎn)過程；設(shè)備維護；研究

引言

我國是消費大國，同時也是食品生產(chǎn)大國，尤其是在飲料、酒類消費方面的市場更是規(guī)模巨大，因此國內(nèi)液體食品的生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)速度一直處于高速的增長狀態(tài)，而自動化的灌裝流水線為擴大液體食品生產(chǎn)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(xiàn)了自動化的灌裝和管理，通過專業(yè)化的技術(shù)管理和維護，企業(yè)可以實現(xiàn)更為封閉、安全的灌裝環(huán)節(jié)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(tǒng)主要包括傳送帶、次品分選傳送帶、灌裝設(shè)備、次品挑選設(shè)備、定位設(shè)備以及計數(shù)器等，整個系統(tǒng)的運行與終止、灌裝次數(shù)統(tǒng)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(tǒng)。

該系統(tǒng)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(zhuǎn)和停止來實現(xiàn)自動灌裝，開啟運行后，皮帶持續(xù)運行直至按下停止鍵或者灌裝感應(yīng)系統(tǒng)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(lián)即可實現(xiàn)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(xù)運行，并利用計數(shù)器來控制灌裝數(shù)量和空瓶數(shù)量，這樣能夠統(tǒng)計產(chǎn)品數(shù)量和次品數(shù)量。

在自動模式下，由檢測裝置控制皮帶的運轉(zhuǎn)和停止，檢測到空瓶即停止運行，灌裝完畢恢復(fù)運轉(zhuǎn)，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(shè)備下方時，按下停止鍵，啟動灌裝設(shè)備，灌裝完成后停止設(shè)備，然后啟動皮帶。手動模式的優(yōu)點在于可以隨時調(diào)整空瓶與灌裝口之間的位置，灌裝質(zhì)量更高，次品率更低，而自動模式的優(yōu)點在于節(jié)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(diào)整和空瓶返回。

計數(shù)過程需要記錄滿瓶數(shù)和次品瓶數(shù)，主要是以紅外發(fā)光二極管和微博液位計作為傳感器，記錄所有瓶數(shù)的技術(shù)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(dǎo)通，當紅外發(fā)射頭與接收頭之間沒有物品阻攔時，發(fā)出一個高電平信號，技術(shù)裝置充值一次數(shù)，當有物體競購紅外發(fā)射與接收的中間時，由于紅外線被擋住，紅外接收管呈現(xiàn)最大的阻值，電路斷開，這時紅外接收管發(fā)出一個低電平信號。當物體過完之后又回到原來的狀態(tài)，記錄次品瓶數(shù)的技術(shù)原理是當檢測到有次品時，微波接受裝置發(fā)出信號給PLC，PLC的寄存器值加1，同時所有瓶數(shù)減去次品瓶數(shù)便得出了滿瓶數(shù)，把滿瓶數(shù)也放入另一個寄存器中，這就是記錄滿瓶數(shù)和次瓶數(shù)的技術(shù)原理。電路設(shè)置了手動復(fù)位按鈕，計數(shù)器正常計數(shù)時是低電平，按下復(fù)位按鈕后，復(fù)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(yīng)嚴格遵守各項規(guī)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(shè)備進行全面檢查，最重要的一點就是清除皮帶、聯(lián)動裝置、感光元件周圍的異物，確保不會因為異物導(dǎo)致計數(shù)錯誤、灌裝偏差錯誤、皮帶驟停等情況。

2.2調(diào)試機械

灌裝機在正式運行前必須進行試運轉(zhuǎn)，也就是機械調(diào)試，關(guān)閉計數(shù)器、灌裝設(shè)備等部件，運轉(zhuǎn)機械并查看是否有異響、震動等特殊情況，如果上述情況應(yīng)立刻停止運轉(zhuǎn)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(shè)施

上崗員工應(yīng)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(guī)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(yīng)定期進行更換，破損的勞動保護用品不得進入灌裝作業(yè)現(xiàn)場。

2.4清洗要點

清洗設(shè)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(shè)備時穿戴特殊耐酸堿腐蝕，佩戴勞動保護裝置。設(shè)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(shè)備內(nèi)部，確認無異物后方可再次運轉(zhuǎn)機械設(shè)備。

2.5人員管理

在設(shè)備運轉(zhuǎn)時，必須專人監(jiān)控設(shè)備周圍環(huán)境，任何無關(guān)人員不得進入設(shè)備運轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，也不得使用任何工具在設(shè)備運行時直接操作。在設(shè)備運轉(zhuǎn)車間，應(yīng)嚴格員工進出管理，降低機械運轉(zhuǎn)的人為干擾因素，除技術(shù)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(yǎng)

設(shè)備的運轉(zhuǎn)需要專業(yè)人員進行控制，機械的日常養(yǎng)護同樣需要遵守作業(yè)規(guī)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(yǎng)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(yīng)每月對電動機、軸承、輸送帶、鏈條、氣動元件如氣缸、電磁閥、調(diào)速閥及電器部分等進行檢查。見擦汗方法可通過手動調(diào)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(xiàn)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(guān)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(tǒng)、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(tǒng)是否異常，是否出現(xiàn)異常過熱及變色，及時酌量加注所需牌號潤滑油。

4　結(jié)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(chǎn)品的灌裝生產(chǎn)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(yīng)系統(tǒng)，所以對操作人員的素質(zhì)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(fù)回收并消除次品的，但是這種次品的重新灌裝增加了生產(chǎn)成本，因此未來應(yīng)重點研究技術(shù)系統(tǒng)的強化和灌裝單元的強化，進一步提升灌裝質(zhì)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(fā)酵站自動化控制系統(tǒng)［J］.新疆農(nóng)墾經(jīng)濟，2010（4）.

［3］周茂德.KT340/K6型液體灌裝裝機油氣缸控制程序的改進［J］.中國設(shè)備管理，2001（1）.