◎ 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。作為葡萄酒原產地的歐洲，葡萄酒生產歷史悠久，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，國內也逐漸出現(xiàn)了各種樣式的灌裝酒瓶。各大葡萄酒生產廠家隨即開發(fā)各種新產品，來吸引國內的消費用戶，提高自己品牌的知名度和銷售量。通常，國內生產葡萄酒廠家灌裝生產線主要以萊茵瓶、波爾多瓶、勃艮第瓶為主。中國長城葡萄酒作為國內葡萄酒行業(yè)的領軍企業(yè)，灌裝生產線均為國外進口，主要生產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)產品，沒有進行大規(guī)模生產，只是在公司精品車間少量灌裝。上市后，銷售量越來越多，需要對此產品規(guī)模生產。由于是剛開發(fā)的新產品，小規(guī)模灌裝，產量不大，車間生產過程中，手工干預比較多，很多工序采用人工操作。精品車間灌裝生產線速度較低，每小時產量3 000瓶，日均產量低，不能滿足日益增長的市場需求。為了滿足市場的大量需求，公司決定將該款產品轉移至高速線進行生產。高速生產線，目前只能生產萊茵瓶、波爾多瓶、勃艮第瓶這幾種通用瓶型。天賦產品錐形瓶的形狀導致它不能適應目前高速生產線上的生產方式，需要對整條生產線進行改造，以適應錐形瓶的特點。

2 長城葡萄酒灌裝線的改造

前期，在低速生產線上生產天賦產品，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)調查及現(xiàn)場試驗，筆者設計了一套改造方案，讓生產線可以適應錐形瓶進行生產。改造方案需要重新設計整條生產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線的程序控制?？刂品桨讣纫獫M足現(xiàn)有錐形瓶生產需求，也要適應原有的控制方式進行普通瓶型高速生產，兩種生產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。對整條生產線的生產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)，提高該瓶型的生產效率。

4 結語

在整個系統(tǒng)改造過程中，對原有生產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%。兩種生產方式的切換簡單迅速，方便操作工更換瓶型，有利于生產效率的提升。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，處于國內領先地位。經(jīng)過改造后，設備運行穩(wěn)定，錐形瓶的生產效率得到提高。沒有改造前，每小時產量只能達到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。這也為其他生產廠家改造普通瓶型生產線提供了可靠的理論基礎和實際操作經(jīng)驗。