啤酒灌裝、壓蓋機(jī)PLC控制系統(tǒng)-中文翻譯
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啤酒灌裝、壓蓋機(jī) PLC 控制系統(tǒng)1 引言啤酒生產(chǎn)過程分為麥芽制造、麥芽汁制造、前發(fā)酵、后發(fā)酵、過濾滅菌、包裝等幾道工序。啤酒灌裝、壓蓋機(jī)部分屬于包裝工序。啤酒經(jīng)膜過濾后由管路送入回轉(zhuǎn)酒缸,再經(jīng)酒閥進(jìn)入瓶子中,壓蓋后獲得瓶裝啤酒。啤酒灌裝、壓蓋機(jī)的工作效率和自動(dòng)化程度的高低直接影響啤酒的日產(chǎn)量。為了滿足我國啤酒行業(yè)日益擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模的需求和啤酒現(xiàn)代化灌裝機(jī)械高速灌裝的要求,國內(nèi)各啤酒生產(chǎn)廠家都在積極尋求或改造本單位的啤酒灌裝生產(chǎn)設(shè)備,使其成為具有良好的使用性能,先進(jìn)的技術(shù)水平及高生產(chǎn)效率、運(yùn)行穩(wěn)妥可靠、維護(hù)成本低的啤酒現(xiàn)代化灌裝機(jī)。2 啤酒灌裝、壓蓋機(jī)工作原理和控制部分構(gòu)成液體灌裝機(jī)按灌裝原理可分為常壓灌裝機(jī)、壓力灌裝機(jī)和真空灌裝機(jī)。啤酒灌裝、壓蓋機(jī)采用壓力灌裝方法,是在高于大氣壓力下進(jìn)行灌裝,貯液缸內(nèi)的壓力高于瓶中的壓力,啤酒液體靠壓差流入瓶內(nèi)。目前國內(nèi)外實(shí)現(xiàn)灌裝工藝路線基本上是:利用回轉(zhuǎn)酒缸產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),使安放在酒缸槽位上的空瓶通過機(jī)械機(jī)構(gòu)將固定在酒缸上部的欲抽真空閥打開,對(duì)已封好的瓶子進(jìn)行抽真空處理,撥轉(zhuǎn)外操作閥桿,打開氣閥,對(duì)瓶內(nèi)充填CO2 氣體,抽真空凸輪繼續(xù)打開真空閥,將瓶內(nèi)空氣與 CO2 混合氣體抽出,氣閥再次打開,對(duì)瓶內(nèi)充填 CO2 氣體,灌裝閥內(nèi)的液閥在瓶內(nèi)壓力接近背壓氣體壓力時(shí)打開,酒液順瓶壁注入瓶內(nèi),通過氣動(dòng)或電動(dòng)控制灌裝閥實(shí)現(xiàn)啤酒的灌裝。當(dāng)今國際先進(jìn)的啤酒灌裝、壓蓋機(jī)的控制系統(tǒng)主要由光電開關(guān)位置檢測(cè)部分、走瓶帶、酒缸轉(zhuǎn)速的變頻調(diào)速部分、主控由可編程控制器、觸摸屏等組成。灌裝、壓蓋機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)裝置與 PLC 可編程控制、變頻無級(jí)調(diào)速、人機(jī)界面等現(xiàn)代自動(dòng)控制技術(shù)手段完整的結(jié)合,形成機(jī)電一體化。3 控制部分改造方案國內(nèi)很多啤酒廠家現(xiàn)使用的灌裝、壓蓋機(jī)的控制系統(tǒng)的自動(dòng)化程度參差不齊;所有手動(dòng)按鈕和工藝開關(guān)都設(shè)置在一個(gè)操作箱的面板上,PLC 控制器大都為日本 OMRON 公司或三菱公司的早期產(chǎn)品,設(shè)備連鎖控制、保護(hù)設(shè)置少,加之啤酒灌裝的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣,潮濕度大,使開關(guān)等接觸觸點(diǎn)銹蝕嚴(yán)重,系統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè)部分故障率較高,造成設(shè)備控制系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性低,設(shè)備正常運(yùn)行周期短等現(xiàn)象。以實(shí)際改造的丹東鴨綠江啤酒有限公司的灌裝、壓蓋機(jī)的控制系統(tǒng)為例,介紹改造方法,闡明改造這類設(shè)備的控制思想和思路;根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際工藝條件,重新編寫了 PLC 的運(yùn)行程序。針對(duì)啤酒灌裝、壓蓋機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)際狀況,并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際工藝條件,重新設(shè)計(jì)了設(shè)備的 PLC 控制系統(tǒng)。這種改造方法和思路同樣可以應(yīng)用與其他液體介質(zhì)灌裝設(shè)備的改造。 3.1 系統(tǒng)硬件配置使用日本三菱公司的 FX2N128MRPLC 替換原系統(tǒng)使用的 2 臺(tái) OMRON 公司的C60P PLC,原系統(tǒng)的 PLC 由于是老型號(hào)產(chǎn)品,和計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)需要配置特殊的通訊轉(zhuǎn)換器,系統(tǒng)需要增加外部 I/O 輸入點(diǎn)時(shí),擴(kuò)展模塊備件較難尋。FX2N128MRPLC 是集成 128 點(diǎn) I/O 的箱體式控制器,具有運(yùn)算速度快,指令豐富、性能價(jià)格比高、聯(lián)機(jī)編程簡(jiǎn)單、擴(kuò)展方便等優(yōu)點(diǎn),是三菱 FX 系列中功能最強(qiáng)的小型控制器。(1) 采用三菱公司的 900 系列的 970GOT 人機(jī)觸摸屏替換原系統(tǒng)使用的面板按鈕并監(jiān)控顯示設(shè)備的運(yùn)行工作參數(shù)。970GOT HMI 為高亮度的 16 色顯,通過匯流連接和 FX2N128MRPLC 的 CPU 直接連接,實(shí)現(xiàn)快速回應(yīng)。具有許多維護(hù)功能,如列表式編輯功能、梯形圖監(jiān)控(故障查找)功能、系統(tǒng)監(jiān)控功能等用來查找故障和維護(hù) PLC 系統(tǒng)。(2) 灌裝、壓蓋機(jī)的變頻器在改造中沒有更換,現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)信號(hào)的手段仍然采用開關(guān)式檢測(cè),因檢測(cè)開關(guān)長期工作在濕度很大的場(chǎng)合,因此選擇電容式的接近開關(guān),根據(jù) PLC I/O 端子的接線方式,選擇 PNP 型的接近開關(guān)。 3.2. 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)PLC 控制器的程序設(shè)計(jì)重點(diǎn)和核心是圍繞著酒缸的旋轉(zhuǎn)速度控制和酒缸上60 個(gè)瓶位相關(guān)位置的檢測(cè)移位、破瓶、空瓶瓶位相關(guān)位置的檢測(cè)移位和相關(guān)灌裝閥等的控制。其中的瓶位移位檢測(cè)程序中,采用了三菱 PLC 位左移指令。 瓶位移位檢測(cè),采用 PLC 位左移指令,這條指令是整個(gè)子控制程序的核心之一,主電機(jī)和瓶位檢測(cè)開關(guān)同步檢測(cè)移動(dòng)的酒瓶,主電機(jī)每轉(zhuǎn)一周,正好對(duì)應(yīng)酒缸轉(zhuǎn)過一個(gè)瓶位,PLC 內(nèi)部單元內(nèi)對(duì)應(yīng)這 60 個(gè)瓶位的單元為 M500~M559,單元個(gè)數(shù)用第一個(gè)字母 K 設(shè)置為 K60,每次變化一位用第二個(gè)字母 K 設(shè)置為K1,M50 反應(yīng)了瓶位的空、缺位置,并將檢測(cè)到的這個(gè)位置以電機(jī)轉(zhuǎn)速的頻率移位下去,在內(nèi)部相應(yīng)的 單元內(nèi)置"1"或"0",控制相應(yīng)的閥門和攪拌瓶蓋的電機(jī)的開與停。系統(tǒng)在連續(xù)檢測(cè) 90 個(gè)空瓶位后,停止攪拌瓶蓋的電機(jī)的運(yùn)行,檢測(cè)瓶位的個(gè)數(shù)可以根據(jù)用戶的要求任意設(shè)定。出瓶位檢測(cè)。回轉(zhuǎn)酒缸通過壓力往瓶內(nèi)背壓裝酒的過程中,空瓶在背壓后,可能由于瓶子本身裂紋等原因?qū)е峦蝗槐?這就需要檢測(cè)出爆瓶瓶子的位置,在這個(gè)瓶位的位置進(jìn)行打開吹掃電磁閥,噴出壓縮空氣,將瓶位上的碎瓶片吹離位置,在連續(xù)吹掃幾個(gè)瓶位后,在打開噴射電磁閥,噴射出高壓水注,在對(duì)破瓶位置周圍瓶位連續(xù)噴射幾個(gè)瓶位。破瓶檢測(cè)和瓶位檢測(cè)開關(guān)同步檢測(cè)移動(dòng)的破瓶,主電機(jī)每轉(zhuǎn)一周,正好對(duì)應(yīng)酒缸轉(zhuǎn)過一個(gè)瓶位,PLC 內(nèi)部單元內(nèi)對(duì)應(yīng)這 20 個(gè)破瓶位的單元為M600~M619,單元個(gè)數(shù)用第一個(gè)字母 K 設(shè)置為 K20,每次變化一位用第二個(gè)字母K 設(shè)置為 K1,M52 反應(yīng)了破瓶的位置,并將檢測(cè)到的這個(gè)位置以電機(jī)轉(zhuǎn)速的頻率移位下去,在內(nèi)部相應(yīng)的 單元內(nèi)置"1"或"0",控制相應(yīng)的噴射和吹掃電磁閥開與停。連續(xù)噴射和吹掃電磁閥的開聽、停時(shí)間可以根據(jù)工藝要求任意設(shè)定。系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行可靠的保障就是控制進(jìn)出瓶蓋的同步跟蹤,既準(zhǔn)確檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)開關(guān)、破瓶檢測(cè)開關(guān)和進(jìn)瓶檢測(cè)開關(guān)三個(gè)條件。970GOT 人機(jī)觸摸屏操作終端機(jī)的軟件采用三菱公司的 GT WORKS 軟件包,其中 GT Designer 是一個(gè)用與整個(gè) GOT9000 系列的繪圖套裝軟件。該軟件包操作簡(jiǎn)單,事先可在個(gè)人計(jì)算機(jī)上組態(tài)并仿真調(diào)試,完畢后下載至人機(jī)操作終端機(jī)。同時(shí),因?yàn)槿藱C(jī)界面又具有觸摸屏的作用,將常用的開關(guān)設(shè)在顯示屏上,方便操作。還可并以增加一些功能,如設(shè)置報(bào)警信息等。4 改造后控制系統(tǒng)功能系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),機(jī)器為自動(dòng)控制,根據(jù)進(jìn)出瓶帶上瓶的滿缺,按設(shè)定速度或慢速運(yùn)行,進(jìn)瓶檔瓶,無瓶不下蓋,爆瓶自動(dòng)沖洗,灌裝位置自動(dòng)背壓,下蓋輸蓋系統(tǒng)的自動(dòng)開停和安全保護(hù)等動(dòng)作的協(xié)調(diào)聯(lián)鎖。原來所有按鈕的操作改造后都在觸摸屏上進(jìn)行。5 控制系統(tǒng)檢測(cè)狀態(tài)的監(jiān)控功能進(jìn)瓶檢測(cè)開關(guān)和破瓶檢測(cè)開關(guān)通過檢測(cè)每個(gè)壓瓶部分上面的小鐵片的位置,產(chǎn)生光電脈沖輸出,再有 PLC 采集,由于每個(gè)壓瓶部分上面的小鐵片的位置是活動(dòng)的,在機(jī)器運(yùn)行一段時(shí)間后,壓瓶部分上面的小鐵片和檢測(cè)開關(guān)的位置發(fā)生位移,造成檢測(cè)開關(guān)誤判斷,如沒瓶判斷為有瓶,爆瓶漏檢、誤檢等造成輸出失誤,使 PLC 產(chǎn)生誤動(dòng)作,造成如背壓、爆瓶吹、洗、瓶蓋攪拌系統(tǒng)控制失靈等故障現(xiàn)象。在改造前的日常生產(chǎn)過程中,碰到這種現(xiàn)象時(shí),操作工只能將各個(gè)功能開關(guān)或按扭打到手動(dòng)控制檔位,使機(jī)器設(shè)備工作在無監(jiān)控狀態(tài)下,機(jī)器失去自動(dòng)控制功能。造成了很大的生產(chǎn)原料如氣、水、酒的浪費(fèi)。只能在生產(chǎn)的間歇,才能由維修鉗工和電工根據(jù)檢測(cè)開關(guān)上的小發(fā)光二極管的亮和滅通過調(diào)整位移距離只有 5~8mm 的檢測(cè)開關(guān)的安裝位置,來修正檢測(cè)開關(guān)和小鐵片的間隙。這種檢測(cè)手段非常落后,調(diào)整后的效果反應(yīng)致后,不能及時(shí)反應(yīng)調(diào)整結(jié)果。針對(duì)這種檢測(cè)狀況,結(jié)合改造后的灌裝、壓蓋機(jī)控制系統(tǒng)的配置,新增了這部分檢測(cè)功能,并集成在人機(jī)觸摸屏中,完成瓶位檢測(cè)。在人機(jī)觸摸屏的界面分頁顯示屏上,可以分別時(shí)關(guān)、攪拌電機(jī)等電磁閥的開關(guān)狀態(tài)都以不同顏色來顯示,非常直觀。 增加這套系統(tǒng)功能的是為保證灌狀壓蓋機(jī)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)正常運(yùn)行而專門設(shè)計(jì)的。6 結(jié)束語改造后的控制系統(tǒng)大大地簡(jiǎn)化了復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu),經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況和控制效果檢驗(yàn),系統(tǒng)的自動(dòng)化程度達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,大大減少了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,使啤酒灌狀的日產(chǎn)量比過去提高 30%以上,故障率大大減低。體現(xiàn)了現(xiàn)代設(shè)備的自動(dòng)控制技術(shù)。是在消化、吸收當(dāng)今工業(yè)控制的先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上加以創(chuàng)新、研制而成的目前國內(nèi)技術(shù)最先進(jìn)的灌裝控制系統(tǒng)。- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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