劉春玲 何秀媛

摘 要：隨著現(xiàn)代灌裝技術的日益發(fā)展，飲料灌裝越來越趨于自動化。然而，一些小食品廠還未能實現(xiàn)飲料灌裝的自動控制，進而帶來飲料灌裝的各種問題，因此需要設計自動飲料灌裝機。本設計以小食品廠飲料灌裝生產(chǎn)線為背景，對當今自動控制的原理和應用進行了研究、吸收，并充分利用現(xiàn)代電子、電動閥門、傳感測控等方面的技術成果，設計了飲料自動灌裝機。

關鍵詞：自動控制 電動三通閥門 紅外光電開關

中圖分類號：TH166 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（a）-00-02

隨著自動控制技術的不斷發(fā)展，飲料灌裝越來越趨于自動化。目前，大型食品廠在飲料灌裝方面已經(jīng)實現(xiàn)全自動生產(chǎn)線。然而，一些小的食品廠由于生產(chǎn)規(guī)模小，無法實現(xiàn)大規(guī)模的自動化生產(chǎn)線，因此，還未能夠?qū)崿F(xiàn)飲料的自動灌裝，生產(chǎn)過程不能實現(xiàn)自動控制，多個環(huán)節(jié)需要人工操作。由于人工操作會帶來很多不便之處，例如：精確度不高，有生理疲勞周期，工作效率低等。此外，工人工作環(huán)境得不到改善，工作量大，以及沒有充分發(fā)揮勞動力資本。飲料灌裝機沒有實現(xiàn)自動控制，達不到既能節(jié)約原料又省時高效的目的。為了和市場上同類產(chǎn)品競爭，就必須提高企業(yè)生產(chǎn)效率，因此，傳統(tǒng)的人工手動操作已遠遠不能滿足企業(yè)革新的需要。我的設計就是克服以上困難，實現(xiàn)飲料灌裝的自動控制。

1 自動灌裝計量方案設計

1.1 總體流程簡圖

2 計量方案

整個灌裝過程使用紅外光電開關實現(xiàn)液位自動控制，當飲料達到在灌裝瓶中的預期位置時，紅外光電開關將接收并發(fā)出信號，由此驅(qū)動電動三通閥門，來控制高壓飲料的輸送，由此實現(xiàn)飲料的自動灌裝。

3 電動三通閥門的設計

3.1 電動閥門簡介

4 紅外線光電開關

4.1 紅外光電開關簡介

紅外光電開關是一種新型的非接觸無損檢測電子開關，是利用人眼不可見（波長為780 nm～1 mm）的近紅外線和紅外線的來檢測、判別物體。它工作于紅外波段范圍，其峰值波長為0.93 μm，在透明大氣和輕煙薄霧中的穿透性和傳輸性能要比可見光強。

在不同的場合使用不同的光電開關，例如在電磁振動供料器上經(jīng)常使用光纖式光電開關，在間歇式包裝機包裝膜的供送中經(jīng)常使用漫反射式紅外光電開關。

4.2 紅外光電開關的選擇

漫反射紅外光電開關的型號為EM18D30N3。其中，E代表的是傳感器的類型，即紅外線光電傳感器（紅外光電開關）。M代表紅外光電開關的結(jié)構(gòu)形式，即所選擇為圓柱式。18代表的是設計序號。D代表的是反射類型，即漫反射。30代表的是紅外光電開關的檢測距離，為30 cm。N代表的是所選擇的紅外光電開關的輸出類型，即NPN負邏輯型。3代表的是紅外光電開關的輸出狀態(tài)，即常開+常閉型。

5 交流接觸器

5.1 交流接觸器簡介

接觸器是在外界輸入信號下能夠自動地接通或斷開帶有負載的主電路的控制電器，它用磁力來使開關打開或閉合。

接觸器適用于頻繁操作，遠距離控制強電流電路，并具有低壓釋放的保護性能、工作可靠、壽命長、體積小等特點。它是繼電器—接觸器控制系統(tǒng)中最重要和最常用的元件之一。

5.2 交流接觸器的結(jié)構(gòu)圖

6 經(jīng)濟性分析

6.1 成本計算

6.2 實用和適用性分析

從設計的整個系統(tǒng)來看，它克服了原始灌裝系統(tǒng)的缺點，整個灌裝設備體積小，運轉(zhuǎn)要求容易達到。該套設備性能好，反映精準，受環(huán)境影響小。能實現(xiàn)全自動灌裝生產(chǎn)，可以供小型廠家生產(chǎn)所需，同時也可為大型飲料加工單位所用。

7 結(jié)語

該文研究了自動控制在飲料灌裝當中的應用，主要是應用電動三通閥門和漫反射型紅外光電開關來設計飲料自動灌裝機，替代傳統(tǒng)的單純由人工手動操作的控制方式，從而提高了飲料灌裝時的準確性、可靠性、靈活性和節(jié)省資源并提高生產(chǎn)效率。

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