王海珠 魯慶東 宮濤

摘 要：本文簡要介紹高精度電子定量灌裝機(jī)的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，主要介紹了灌裝機(jī)的灌裝流程，I/O分配，灌裝流程控制程序設(shè)計(jì)，灌裝容量控制程序設(shè)計(jì)，輸瓶機(jī)控制程序設(shè)計(jì)，升降控制程序設(shè)計(jì)，計(jì)數(shù)程序設(shè)計(jì)，報(bào)警程序設(shè)計(jì)。灌裝機(jī)數(shù)據(jù)可以與上層云服務(wù)器交互，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。

關(guān)鍵詞：灌裝機(jī);PLC

黨的十九大以來，以習(xí)近平同志為核心的黨中央提出關(guān)于制造強(qiáng)國戰(zhàn)略重要論述，推動制造大國向制造強(qiáng)國轉(zhuǎn)變。國務(wù)院《高端裝備制造業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提出，高端裝備制造業(yè)作為決定著整個產(chǎn)業(yè)鏈綜合競爭力的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，是我國搶占未來經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展制高點(diǎn)的戰(zhàn)略選擇?！蛾P(guān)于深化“互聯(lián)網(wǎng)+先進(jìn)制造業(yè)”發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)指導(dǎo)意見》提出，加快發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)，推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合要求的重大舉措。

酒都宜賓有以五糧液為龍頭的數(shù)百家酒企，臨近的瀘州也是我國著名的酒城，離茅臺鎮(zhèn)也較近，酒企對灌裝機(jī)需求較大，本文主要介紹灌裝機(jī)灌裝流程，系統(tǒng)軟件控制，控制算法及程序。

1 灌裝流程分析

灌裝機(jī)灌裝工藝主要有升降控制，灌裝控制，進(jìn)液控制，容量控制，輸瓶線控制，在我國酒文化中，瓶子是企業(yè)文化的載體，也是酒文化的載體，每個廠家的瓶子都不盡相同，同一廠家也有系列酒，瓶型也不同，灌裝機(jī)能根據(jù)不同的瓶型，調(diào)節(jié)高度。目前白酒灌裝車間以半自動化為主，灌裝根據(jù)企業(yè)實(shí)際情況能進(jìn)行動態(tài)產(chǎn)量調(diào)節(jié)，所以灌裝及對應(yīng)的輸瓶線需要能調(diào)節(jié)速度，以適應(yīng)產(chǎn)量要求。目前國內(nèi)白酒企業(yè)灌裝線上多采用半自動洗瓶機(jī)，洗瓶完成后需要將空瓶擺放到輸瓶線上，當(dāng)空瓶到達(dá)灌裝機(jī)內(nèi)，進(jìn)瓶檢測傳感器檢測到有空瓶進(jìn)入時，分配到對應(yīng)的灌裝頭進(jìn)行灌裝，灌裝完成后，出瓶檢測傳感器檢測到瓶子時，記錄產(chǎn)量并繼續(xù)灌裝。灌裝機(jī)液箱內(nèi)的傳感器能實(shí)時檢測液位，控制進(jìn)液閥開閉，量筒內(nèi)的液位傳感器測量量筒內(nèi)液位，從而控制灌裝容量。

2 人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)

根據(jù)工藝分析，我們采用觸摸屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。主界面如圖1所示，由產(chǎn)量相關(guān)標(biāo)簽、指示燈、相關(guān)控制按鈕組成，可以實(shí)時顯示與調(diào)節(jié)系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行狀況下的產(chǎn)量信息、裝瓶數(shù)目、灌裝容量以及工作液位等信息。

其它界面在此不再贅述。

3 編程資源分配

根據(jù)需求分析和已有觸摸屏畫面，將編程資源進(jìn)行分配，分配如下表所示：

4 控制模型的建立與編程

在灌裝機(jī)電控柜中，根據(jù)需求分析及前期經(jīng)驗(yàn)：

（1）根據(jù)客戶的給定的產(chǎn)量信號來控制輸瓶機(jī)的運(yùn)行速度。

（2）能準(zhǔn)確測量量筒中的液位高度，計(jì)算量筒中液體體積，通關(guān)灌裝容量計(jì)算和容量調(diào)節(jié)達(dá)到精確灌裝的目的。

（3）能根據(jù)進(jìn)瓶檢測、出瓶檢測、進(jìn)瓶定位傳感器的信號，正確打開或關(guān)閉進(jìn)液閥，灌裝閥，準(zhǔn)確灌裝。

（4）能根據(jù)瓶型調(diào)整灌裝機(jī)升級系統(tǒng)的高度，能按照客戶輸出的數(shù)據(jù)，正確調(diào)整升降系統(tǒng)高度，使輸瓶機(jī)、酒瓶、灌裝頭精密配合實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確灌裝。

根據(jù)以上需求建立控制模型如圖2所示。

工作時，當(dāng)檢測到瓶子進(jìn)入灌裝機(jī)，進(jìn)瓶定位信號啟動計(jì)數(shù)，3個定位信號后，看根據(jù)進(jìn)瓶檢測信號確定實(shí)際進(jìn)入瓶子的個數(shù)，停止輸瓶機(jī)，導(dǎo)向氣缸工作，定位瓶子，灌裝閥打開進(jìn)行單瓶灌裝，雙瓶灌裝或3瓶灌裝。灌裝完畢，出瓶檢測有信號時，計(jì)數(shù)器清零。液位由磁致液位傳感器采集，由此進(jìn)行容量控制。在生產(chǎn)線更換瓶型或灌裝容量時，需要對灌裝容量進(jìn)行容量調(diào)節(jié)以達(dá)到精確灌裝的目的。

液位高度是模擬量信號，由磁致液位傳感器采集，采集的信號經(jīng)過變送器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號，可以將液位作為控制指標(biāo)，也可以將其乘以底面積得到液體體積來進(jìn)行控制，為了減小累計(jì)誤差，項(xiàng)目中使用液位控制。液位高度由HMI設(shè)定，每次進(jìn)液后，液位高度到達(dá)了設(shè)定的液位高度，進(jìn)液完成。

液位高度0-317，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后，與PLC中設(shè)定的液位高度進(jìn)行比較。轉(zhuǎn)換時，0-317轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的0-20mA電流信號，它們成線性關(guān)系，根據(jù)模擬輸入信號可以對應(yīng)計(jì)算出高度。

液位高度用HA表示，最大高度用Ham表示，最小值用Ha0表示，對應(yīng)數(shù)字量用D、Dm、D0表示。則：

Ha=（D-D0）×（Ham-Ha0）/（Dm-D0）+Ha0

液位高度與設(shè)定高度相同時，停止進(jìn)液。

根據(jù)以上控制模型進(jìn)行軟件的詳細(xì)設(shè)計(jì)和編程。

3 結(jié)束語

電子電量灌裝機(jī)軟件設(shè)計(jì)達(dá)到計(jì)劃要求，能穩(wěn)定運(yùn)行，充分說明了算法的合理性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 魯慶東.白酒包裝生產(chǎn)線電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)：碩士論文.

[2] 魯慶東 陳琪主編.自動化生產(chǎn)線安裝調(diào)試維護(hù)與維修 機(jī)械工業(yè)出版社 2015.09.

作者簡介：

王海珠（1983.08）女，漢，吉林，松原，碩士學(xué)位，宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院 講師，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)，無人機(jī)。

項(xiàng)目：宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研項(xiàng)目《基于工業(yè)機(jī)器人高速灌裝線上瓶機(jī)研制》編號ybzysc17-01.

（宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院 ?宜賓 644003）