段勇軍，蔣　偉，勇鵬飛

（煙臺(tái)張?jiān)Ｆ咸厌劸乒煞萦邢薰?，山東　煙臺(tái)　264000）

基于PLC控制的液體灌裝機(jī)研究

段勇軍，蔣偉，勇鵬飛

（煙臺(tái)張?jiān)Ｆ咸厌劸乒煞萦邢薰?，山東煙臺(tái)264000）

【摘要】PLC控制系統(tǒng)是當(dāng)前主流的自動(dòng)控制單元，基于PLC控制的液體灌裝機(jī)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(dòng)灌裝系統(tǒng)能夠?yàn)槠髽I(yè)提供高效的自動(dòng)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(jì)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(qiáng)，同時(shí)設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù)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(diǎn)三個(gè)方面對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】PLC；液體灌裝；運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程；設(shè)備維護(hù)；研究

引言

我國(guó)是消費(fèi)大國(guó)，同時(shí)也是食品生產(chǎn)大國(guó)，尤其是在飲料、酒類消費(fèi)方面的市場(chǎng)更是規(guī)模巨大，因此國(guó)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(zhǎng)狀態(tài)，而自動(dòng)化的灌裝流水線為擴(kuò)大液體食品生產(chǎn)效率提供了強(qiáng)有力的保障。液體灌裝機(jī)通過(guò)加裝PLC控制單元，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化的灌裝和管理，通過(guò)專業(yè)化的技術(shù)管理和維護(hù)，企業(yè)可以實(shí)現(xiàn)更為封閉、安全的灌裝環(huán)節(jié)管理，因此對(duì)其進(jìn)行研究具有重要意義。

1　基于PLC控制的液體灌裝機(jī)運(yùn)行過(guò)程描述

基于PLC控制的液體灌裝機(jī)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(jì)數(shù)器等，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行與終止、灌裝次數(shù)統(tǒng)計(jì)、灌裝速度、次品篩選等都由PLC單元進(jìn)行控制，這樣就能夠完全自動(dòng)化的管理液體灌裝系統(tǒng)。

該系統(tǒng)分為自動(dòng)模式和手動(dòng)模式兩種，主要控制單元是PLC，通過(guò)控制皮帶的運(yùn)轉(zhuǎn)和停止來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌裝，開(kāi)啟運(yùn)行后，皮帶持續(xù)運(yùn)行直至按下停止鍵或者灌裝感應(yīng)系統(tǒng)檢測(cè)到空瓶子時(shí)停止運(yùn)行，這時(shí)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(mén)截止時(shí)間來(lái)控制，將灌裝時(shí)間與皮帶時(shí)間控制相互串聯(lián)即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌裝。比如每次瓶子被檢測(cè)到時(shí)，皮帶停止1秒鐘，然后用5秒完成灌裝，接著皮帶繼續(xù)運(yùn)行，并利用計(jì)數(shù)器來(lái)控制灌裝數(shù)量和空瓶數(shù)量，這樣能夠統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品數(shù)量和次品數(shù)量。

在自動(dòng)模式下，由檢測(cè)裝置控制皮帶的運(yùn)轉(zhuǎn)和停止，檢測(cè)到空瓶即停止運(yùn)行，灌裝完畢恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)，直至檢測(cè)到下一個(gè)空瓶；在手動(dòng)模式下，則由人工控制皮帶運(yùn)行與停止，當(dāng)空瓶傳送至灌裝設(shè)備下方時(shí)，按下停止鍵，啟動(dòng)灌裝設(shè)備，灌裝完成后停止設(shè)備，然后啟動(dòng)皮帶。手動(dòng)模式的優(yōu)點(diǎn)在于可以隨時(shí)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(dòng)模式的優(yōu)點(diǎn)在于節(jié)省人力、灌裝速度更快，但是需要每間隔一段時(shí)間進(jìn)行手動(dòng)模式調(diào)整和空瓶返回。

計(jì)數(shù)過(guò)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(jì)作為傳感器，記錄所有瓶數(shù)的技術(shù)原理是當(dāng)紅外線接收管受到紅外線的照射時(shí)，其本身的電阻很小，呈低阻值，電路導(dǎo)通，當(dāng)紅外發(fā)射頭與接收頭之間沒(méi)有物品阻攔時(shí)，發(fā)出一個(gè)高電平信號(hào)，技術(shù)裝置充值一次數(shù)，當(dāng)有物體競(jìng)購(gòu)紅外發(fā)射與接收的中間時(shí)，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(kāi)，這時(shí)紅外接收管發(fā)出一個(gè)低電平信號(hào)。當(dāng)物體過(guò)完之后又回到原來(lái)的狀態(tài)，記錄次品瓶數(shù)的技術(shù)原理是當(dāng)檢測(cè)到有次品時(shí)，微波接受裝置發(fā)出信號(hào)給PLC，PLC的寄存器值加1，同時(shí)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(gè)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(dòng)復(fù)位按鈕，計(jì)數(shù)器正常計(jì)數(shù)時(shí)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(xiàng)

在進(jìn)行灌裝機(jī)操作時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵守各項(xiàng)規(guī)程，并注意以下事項(xiàng)。

2.1清除異物

灌裝機(jī)在開(kāi)啟前必須對(duì)設(shè)備進(jìn)行全面檢查，最重要的一點(diǎn)就是清除皮帶、聯(lián)動(dòng)裝置、感光元件周圍的異物，確保不會(huì)因?yàn)楫愇飳?dǎo)致計(jì)數(shù)錯(cuò)誤、灌裝偏差錯(cuò)誤、皮帶驟停等情況。

2.2調(diào)試機(jī)械

灌裝機(jī)在正式運(yùn)行前必須進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)，也就是機(jī)械調(diào)試，關(guān)閉計(jì)數(shù)器、灌裝設(shè)備等部件，運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械并查看是否有異響、震動(dòng)等特殊情況，如果上述情況應(yīng)立刻停止運(yùn)轉(zhuǎn)并檢查故障位置，消除故障后方可運(yùn)行。

2.3佩戴勞動(dòng)保護(hù)設(shè)施

上崗員工應(yīng)按要求佩戴勞動(dòng)保護(hù)裝置，如專用工作服、安全帽、手套、靴子等，嚴(yán)謹(jǐn)佩戴違規(guī)衣物及首飾，如毛巾、手表、項(xiàng)鏈等可能被卷入皮帶的物品。勞動(dòng)保護(hù)用品應(yīng)定期進(jìn)行更換，破損的勞動(dòng)保護(hù)用品不得進(jìn)入灌裝作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。

2.4清洗要點(diǎn)

清洗設(shè)備時(shí)，必須注意使用專用的清洗液，嚴(yán)謹(jǐn)使用水洗的方式清潔電子裝置，清洗設(shè)備時(shí)穿戴特殊耐酸堿腐蝕，佩戴勞動(dòng)保護(hù)裝置。設(shè)備運(yùn)行時(shí)不得進(jìn)行任何清洗操作，清洗完畢后檢查是否遺留異物在機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，確認(rèn)無(wú)異物后方可再次運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備。

2.5人員管理

在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，必須專人監(jiān)控設(shè)備周圍環(huán)境，任何無(wú)關(guān)人員不得進(jìn)入設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，也不得使用任何工具在設(shè)備運(yùn)行時(shí)直接操作。在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)車間，應(yīng)嚴(yán)格員工進(jìn)出管理，降低機(jī)械運(yùn)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(jī)械控制單元及其他部位。

3　機(jī)械維護(hù)與保養(yǎng)

設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)需要專業(yè)人員進(jìn)行控制，機(jī)械的日常養(yǎng)護(hù)同樣需要遵守作業(yè)規(guī)程，避免錯(cuò)誤的維護(hù)方法降低機(jī)械使用壽命。自動(dòng)灌裝機(jī)的機(jī)械維護(hù)與保養(yǎng)分為周期性維護(hù)與日常維護(hù)兩類，詳述如下：

3.1周期性維護(hù)

應(yīng)每月對(duì)電動(dòng)機(jī)、軸承、輸送帶、鏈條、氣動(dòng)元件如氣缸、電磁閥、調(diào)速閥及電器部分等進(jìn)行檢查。見(jiàn)擦汗方法可通過(guò)手動(dòng)調(diào)整來(lái)檢查好壞和動(dòng)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(dòng)強(qiáng)制動(dòng)作以判斷是否電磁線圈燒毀及閥堵塞，電器部分可能過(guò)對(duì)照輸入輸出信號(hào)指示燈來(lái)校驗(yàn)，如檢查開(kāi)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(hù)

每班次都要例行檢查灌裝閥、二重邊封罐系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)、輸送帶、鏈條是否正常運(yùn)行，是否存在異常震動(dòng)、異常聲音；對(duì)松動(dòng)的緊固件及時(shí)打緊。冷卻和潤(rùn)滑系統(tǒng)是否異常，是否出現(xiàn)異常過(guò)熱及變色，及時(shí)酌量加注所需牌號(hào)潤(rùn)滑油。

4　結(jié)語(yǔ)

基于PLC控制的液體灌裝機(jī)具有灌裝效率高、操作方便、安全性能高等特點(diǎn)，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(dòng)灌裝機(jī)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(duì)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(lái)應(yīng)重點(diǎn)研究技術(shù)系統(tǒng)的強(qiáng)化和灌裝單元的強(qiáng)化，進(jìn)一步提升灌裝質(zhì)量。

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