◎ 李永鋒

（中國長城葡萄酒有限公司，河北 張家口 075400）

葡萄酒灌裝過程中，通常使用的是兩種通用瓶型，即萊茵瓶、波爾多瓶。作為葡萄酒原產(chǎn)地的歐洲，葡萄酒生產(chǎn)歷史悠久，市場銷售的葡萄酒品種多種多樣，個性化定制比較強，因此也會有各種樣式的灌裝酒瓶。隨著我國葡萄酒消費市場的打開，進口葡萄酒品種多樣化，國內(nèi)也逐漸出現(xiàn)了各種樣式的灌裝酒瓶。各大葡萄酒生產(chǎn)廠家隨即開發(fā)各種新產(chǎn)品，來吸引國內(nèi)的消費用戶，提高自己品牌的知名度和銷售量。通常，國內(nèi)生產(chǎn)葡萄酒廠家灌裝生產(chǎn)線主要以萊茵瓶、波爾多瓶、勃艮第瓶為主。中國長城葡萄酒作為國內(nèi)葡萄酒行業(yè)的領軍企業(yè)，灌裝生產(chǎn)線均為國外進口，主要生產(chǎn)任務也集中在這幾種葡萄酒瓶型上。

1 長城葡萄酒灌裝線存在的問題

為了適應市場發(fā)展，公司開發(fā)出一款新產(chǎn)品——天賦系列葡萄酒，市場反應良好，該品種使用的是錐形瓶。由于是新開發(fā)產(chǎn)品，沒有進行大規(guī)模生產(chǎn)，只是在公司精品車間少量灌裝。上市后，銷售量越來越多，需要對此產(chǎn)品規(guī)模生產(chǎn)。由于是剛開發(fā)的新產(chǎn)品，小規(guī)模灌裝，產(chǎn)量不大，車間生產(chǎn)過程中，手工干預比較多，很多工序采用人工操作。精品車間灌裝生產(chǎn)線速度較低，每小時產(chǎn)量3 000瓶，日均產(chǎn)量低，不能滿足日益增長的市場需求。為了滿足市場的大量需求，公司決定將該款產(chǎn)品轉移至高速線進行生產(chǎn)。高速生產(chǎn)線，目前只能生產(chǎn)萊茵瓶、波爾多瓶、勃艮第瓶這幾種通用瓶型。天賦產(chǎn)品錐形瓶的形狀導致它不能適應目前高速生產(chǎn)線上的生產(chǎn)方式，需要對整條生產(chǎn)線進行改造，以適應錐形瓶的特點。

2 長城葡萄酒灌裝線的改造

前期，在低速生產(chǎn)線上生產(chǎn)天賦產(chǎn)品，筆者積累了一些數(shù)據(jù)。錐形瓶，上粗下細，在傳送帶上不能堆積，只要堆積超過一定數(shù)量，就會發(fā)生倒瓶現(xiàn)象。如何讓通用瓶型的生產(chǎn)線適應新瓶子，成為擺在人們面前的一個問題。經(jīng)過數(shù)據(jù)調(diào)查及現(xiàn)場試驗，筆者設計了一套改造方案，讓生產(chǎn)線可以適應錐形瓶進行生產(chǎn)。改造方案需要重新設計整條生產(chǎn)線輸送鏈道的控制流程，以及各道工序單臺設備運行與生產(chǎn)線輸送鏈道的匹配，同時還需要兼顧通用瓶型與特殊瓶型轉產(chǎn)的切換。經(jīng)過對設備現(xiàn)場試驗，設計了控制程序，采用西門子S7-300PLC來完成對設備及生產(chǎn)線的程序控制?？刂品桨讣纫獫M足現(xiàn)有錐形瓶生產(chǎn)需求，也要適應原有的控制方式進行普通瓶型高速生產(chǎn)，兩種生產(chǎn)方式控制的切換要簡單可靠，防止誤操作。通過加裝PLC控制及輸送鏈道上的各種傳感器，錐形瓶在鏈道上的輸送問題得以解決。下面就開始著手解決機器裝箱的問題了。通過數(shù)據(jù)監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)該條生產(chǎn)線的效率一直不能有效提升，主要的瓶頸在裝箱機。即使該設備正常運轉，無故障停機，該條生產(chǎn)線的效率也無法進一步提高。裝箱機為意大利進口設備，原始設計能力為一次裝3箱，設計速度為8 000瓶/h。灌裝機的最大允許速度為12 000瓶/h。為了提高單機運行效率，需對裝箱機進行改造，將裝箱機改裝為一次裝4箱，這樣改造后，全速運轉時速度可以達到10 400瓶/h。對整條生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力的提高起到關鍵作用。方案定好后，進行設備改造。裝箱機的主體框架不改動，只是對進箱、進瓶方式及抓頭進行改造。①對進箱鏈道進行改造。加裝轉向器，將箱子旋轉90°，這樣可以對應裝箱機抓頭改造，裝完酒的箱子再進行一次轉向，將箱子恢復為橫向輸送。②對裝箱機的進瓶方式進行改造。裝箱機的進瓶方向由原來的后方進瓶方式，改造為側向進瓶方式。拆除原有的后方進瓶平臺，將裝箱機側面擋板拆除，連接三條整體輸送鏈道。每條輸送鏈道之間用護欄分隔，保證瓶子之間不會發(fā)生剮蹭，防止損壞商標。輸送鏈道頂端安裝監(jiān)測光電控制信號，當瓶子輸送至鏈道頂端后，鏈道速度降低，防止瓶子發(fā)生沖撞剮蹭，同時防止瓶子擠壓發(fā)生傾斜，導致上方裝箱機抓頭無法正對瓶子。③對裝箱機抓頭進行改造。原有的三組抓頭改造為四組抓頭，這樣一次抓瓶周期可以從裝3箱變?yōu)檠b4箱。經(jīng)過改造，裝箱機的速度可提高30%。在改造進瓶方式的過程中，需要將原有的進瓶平臺上的滿瓶子監(jiān)測信號與后加的輸送鏈道進行匹配。為了實現(xiàn)該功能，加裝了兩組光電開關對輸送鏈道及裝箱機進行控制。要查看第一組光電開關監(jiān)測瓶子是否走到頂端，第二組光電開關監(jiān)測瓶子是否整齊排列，只有兩組光電開關的信號同時滿足，裝箱機抓頭才可以動作抓瓶裝箱。

3 長城葡萄酒灌裝線改造后的成效

改造完成后，設備運行穩(wěn)定，能力提升30%的目標得以實現(xiàn)。抓頭的改造主要是由原來的一次裝3箱改變?yōu)檠b4箱。為了實現(xiàn)這一目標，對抓頭進行設計改造。將抓頭設計為24個氣囊頭。抓完瓶子后，在上升過程中，對抓頭進行控制，保證每瓶之間的間隙適應豎排的箱子。在整條生產(chǎn)線的改造中，為了適應錐形瓶的特點，需要將每臺設備前端的堆積量進行控制，保證只能堆積很少的幾個瓶子，防止倒瓶。只要設備進口前堆積達到臨界值，就會對PLC發(fā)出指令信號，控制本段輸送鏈道降速，同時對上一工序設備發(fā)出關聯(lián)信號，對設備進行控制，停止進瓶。以此類推，直到上瓶提升機停止，整條輸送鏈道就會停止。當裝箱機開動后，進瓶處堆積量減少，輸送鏈道開始啟動，同時對上一工序設備發(fā)出關聯(lián)信號，上一段工序的設備自動開啟。以此類推，直到整條生產(chǎn)線全部開動。當裝箱機出口發(fā)生堆積時，此時裝箱機也會自動停止裝箱，堆積的信號會發(fā)送給PLC，PLC接受到堆積信號后，依次對輸送鏈道及上一臺設備發(fā)出關聯(lián)信號，控制上一段工序的設備及輸送鏈道降速停機，直到裝箱機出口堆積信號解除，設備恢復啟動。整個控制系統(tǒng)對生產(chǎn)線的控制全部集中在S7-300 PLC上進行。在灌裝機的操作面板上加裝選擇開關，對整套系統(tǒng)進行切換，當選擇灌裝錐形瓶的時候，所有鏈道及設備啟停均會受到新加裝的PLC控制程序的控制，部分輸送鏈道會以較低的速度運行，防止鏈道速度過快，瓶子發(fā)生傾倒。當選擇正常瓶型的時候，所有鏈道及設備的自動啟停會按照原有設計的速度及控制進行。鏈道始終處于高速運轉狀態(tài)，提高該瓶型的生產(chǎn)效率。

4 結語

在整個系統(tǒng)改造過程中，對原有生產(chǎn)線的控制進行了梳理，優(yōu)化了控制程序，使得設備與設備間輸送鏈道的連續(xù)性運轉控制達到完美銜接。在提高生產(chǎn)效率上，針對瓶頸設備進行了創(chuàng)新改造，通過改進裝箱方式，將單臺設備運行效率提升30%。兩種生產(chǎn)方式的切換簡單迅速，方便操作工更換瓶型，有利于生產(chǎn)效率的提升。裝箱機抓頭部分的設計結構簡單可靠，運行穩(wěn)定，已經(jīng)申請發(fā)明專利，處于國內(nèi)領先地位。經(jīng)過改造后，設備運行穩(wěn)定，錐形瓶的生產(chǎn)效率得到提高。沒有改造前，每小時產(chǎn)量只能達到3 000瓶，改造后，設備可以穩(wěn)定運行在8 000瓶/h，效率提升顯著。這也為其他生產(chǎn)廠家改造普通瓶型生產(chǎn)線提供了可靠的理論基礎和實際操作經(jīng)驗。