王躍進(jìn)

(杭州娃哈哈集團(tuán)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(jì)

王躍進(jìn)

(杭州娃哈哈集團(tuán)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(cè)漏方法，并從實(shí)用的角度分析了在舊有設(shè)備基礎(chǔ)上進(jìn)行控制系統(tǒng)改造的方案。同步控制是此類設(shè)備運(yùn)行的關(guān)鍵，通過(guò)程序手段，將軟件同步和機(jī)械定位巧妙結(jié)合，能夠準(zhǔn)確定位檢測(cè)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(tuán)罐頭食品公司三片罐空罐檢漏機(jī)為臺(tái)灣HSUAN ANN公司20世紀(jì)90年代的設(shè)備，其電氣控制系統(tǒng)采用OMRON自動(dòng)化公司早期產(chǎn)品。由于其負(fù)責(zé)檢漏控制的可編程控制器(PLC)老化損壞，該檢漏機(jī)失去了檢測(cè)功能。由于HSUAN ANN公司對(duì)此PLC內(nèi)部程序進(jìn)行了加密，所以無(wú)法從相同型號(hào)的檢漏機(jī)控制器中進(jìn)行上載應(yīng)用。故對(duì)該P(yáng)LC外圍控制電路進(jìn)行測(cè)繪并深入分析其運(yùn)行原理，在此基礎(chǔ)上重新設(shè)計(jì)編制了控制程序，從而使設(shè)備恢復(fù)了檢漏運(yùn)行功能。

1 設(shè)備概況及編程設(shè)計(jì)思路

1.1 設(shè)備概況

該設(shè)備共有40個(gè)檢測(cè)工位(圖1)。采用氣壓測(cè)漏的方法，此方法具有原理簡(jiǎn)單、檢測(cè)結(jié)果可靠性高的特點(diǎn)，即往空罐里充氣，根據(jù)檢測(cè)到的氣壓值來(lái)判斷該罐子是否存在漏洞。每個(gè)工位均安裝有氣壓檢測(cè)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(cè)到罐內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)定值則輸出開(kāi)關(guān)量信號(hào)，表明此罐子為合格產(chǎn)品，否則判定為漏罐。工作時(shí)機(jī)器按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，罐子在入口處通過(guò)一個(gè)分罐螺桿進(jìn)入，經(jīng)過(guò)檢測(cè)后再由出口處的一個(gè)星輪傳送至輸送線。若檢測(cè)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(jì)思路

經(jīng)分析，安裝于機(jī)器入口處的同步脈沖檢測(cè)傳感器B2和出口吹氣裝置吹氣口之間間隔36個(gè)工位。即是說(shuō)，假如1#工位剛好位于入口同步傳感器B2處，那么此時(shí)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(jì)了由軟件計(jì)數(shù)器指令和比較指令實(shí)現(xiàn)的定位控制程序。當(dāng)機(jī)器按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，軟件計(jì)數(shù)器由同步傳感器B2信號(hào)實(shí)現(xiàn)1、2、3……的遞增計(jì)數(shù)。程序中的40個(gè)工位地址則分別由40個(gè)軟件比較器控制，每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)工位，此工位對(duì)應(yīng)的比較器就和計(jì)數(shù)器當(dāng)前值進(jìn)行比較，當(dāng)計(jì)數(shù)器值等于比較器的設(shè)定值時(shí)，就確定了同步傳感器B2處工位的位置，從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)器工位與程序地址的一一對(duì)應(yīng)。而對(duì)于檢測(cè)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(duì)應(yīng)的地址關(guān)系，即1#與4#對(duì)應(yīng)，2#與5#對(duì)應(yīng)，以此類推。例如當(dāng)同步傳感器B2檢測(cè)到1#工位時(shí)，同時(shí)4#工位上的罐子為漏罐，因4#工位上的罐子此時(shí)正好位于出口吹氣裝置的吹氣口處，則啟動(dòng)吹氣裝置將此罐子從輸送線上剔除。

2 控制程序運(yùn)行流程

控制程序運(yùn)行流程如圖2所示。

圖2 控制程序運(yùn)行流程示意圖

3 PLC選型及I/O點(diǎn)定義

該控制方案所要求的輸入/輸出均為開(kāi)關(guān)量信號(hào)，實(shí)際使用輸入43點(diǎn)、輸出41點(diǎn)，并預(yù)留一些備用點(diǎn)位。根據(jù)其點(diǎn)數(shù)選用OMRON SYSMAC CPM2AH-60CDR-A可編程控制器和40EDR、8ER兩個(gè)擴(kuò)展模塊，PLC輸入信號(hào)為低電平有效。對(duì)輸入、輸出點(diǎn)進(jìn)行分配，如表1所示。

表1 PLC輸入、輸出點(diǎn)分配表

4 程序工作原理

4.1 待檢測(cè)罐子定位控制

程序中包含1個(gè)CNTR計(jì)數(shù)器和40個(gè)CMP比較器，以CNTR計(jì)數(shù)器和1#工位所對(duì)應(yīng)的CMP1#比較器相結(jié)合為例進(jìn)行闡述：當(dāng)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，假設(shè)從0位標(biāo)志開(kāi)始，0位標(biāo)志每轉(zhuǎn)過(guò)一圈使得0位傳感器B1輸出信號(hào)將3.05置1，CNTR計(jì)數(shù)器清零。隨后CNTR計(jì)數(shù)器在同步傳感器B2信號(hào)3.06的作用下開(kāi)始計(jì)數(shù)，每增加一個(gè)數(shù)表示轉(zhuǎn)過(guò)了一個(gè)工位。同步信號(hào)3.06同時(shí)輸入CMP1#比較器中，CMP1#將自身設(shè)置值與計(jì)數(shù)器CNTR中的當(dāng)前值進(jìn)行比較，當(dāng)比較結(jié)果等于1時(shí)，則等于標(biāo)志255.06導(dǎo)通，使中間繼電器220.00得電。若此時(shí)1#工位上檢測(cè)到有罐子，則罐體檢測(cè)傳感器B3信號(hào)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(diǎn)10.00得電，所對(duì)應(yīng)的1#充氣電磁閥動(dòng)作開(kāi)始往罐子里充氣。同時(shí)時(shí)間繼電器TIM000開(kāi)始計(jì)時(shí)，時(shí)間達(dá)到設(shè)定值后將HR7.00復(fù)位，此時(shí)間繼電器設(shè)定值也就是往罐子里充氣的持續(xù)時(shí)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(gè)工位開(kāi)始運(yùn)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(dòng)的條件之一。氣壓傳感器對(duì)罐子的檢測(cè)結(jié)果若為漏罐，則1#壓力傳感器信號(hào)0.00值為0，使HR17.00置0。若檢測(cè)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(dòng)的條件之一。HR10.08、HR17.00的復(fù)位信號(hào)均按機(jī)器旋轉(zhuǎn)方向由前一個(gè)工位(40#工位)產(chǎn)生的信號(hào)222.07提供，即前一個(gè)工位的定位信號(hào)復(fù)位后一個(gè)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(jī)器出口處漏罐吹氣剔除信號(hào)，由200.00～200.04中間繼電器構(gòu)成的或門(mén)電路控制，每個(gè)中間繼電器又分別由8個(gè)工位的條件組成或門(mén)，共計(jì)40個(gè)工位。當(dāng)某一個(gè)工位條件一旦同時(shí)滿足則表示該工位檢測(cè)出了漏罐。此條件由3個(gè)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(jī)器出口吹氣裝置的吹氣口處。若這3個(gè)因素同時(shí)滿足，則通過(guò)中間繼電器200.00使15.00得電，打開(kāi)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(yǔ)

本文在檢漏機(jī)控制程序方案的建立、分析、研發(fā)過(guò)程中，在同步定位問(wèn)題的解決上采用了軟件計(jì)數(shù)器和比較指令相結(jié)合的方法，使問(wèn)題得以簡(jiǎn)化。在PLC外圍輸入定位信號(hào)的處理上，由原設(shè)備的5個(gè)傳感器減少為3個(gè)傳感器信號(hào)?？傊?，在程序的編制構(gòu)思過(guò)程中，其思想是用常用的、簡(jiǎn)單的指令去實(shí)現(xiàn)和解決問(wèn)題。運(yùn)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(yùn)行后該機(jī)器完全達(dá)到了原廠設(shè)備的功能。

[1] 戴一平.可編程控制器技術(shù)及應(yīng)用[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2004

[2] 朱善君.可編程序控制系統(tǒng)原理、應(yīng)用、維修[M].清華大學(xué)出版社，1997

[3] 程周.歐姆龍系列PLC入門(mén)與應(yīng)用實(shí)例[M].中國(guó)電力出版社，2009

[4] 王冬青.歐姆龍CP1系列PLC原理與應(yīng)用[M].電子工業(yè)出版社，2011

[5] 袁任光.可編程序控制器選用手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2002

[6] 宋文緒，楊帆.傳感器與檢測(cè)技術(shù)[M].第2版.高等教育出版社，2009

2014-08-22

王躍進(jìn)(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(hù)工作。