PLC在啤酒包裝自動化控制方面的應(yīng)用(共4頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上PLC在啤酒包裝自動化控制方面的應(yīng)用李玉昌 陳有源 葉維鳳 貴州省息烽開磷化工裝備工程有限責任公司 摘要：隨著啤酒行業(yè)的飛速發(fā)展，啤酒的銷量也越來越大，啤酒包裝自動化生產(chǎn)線是啤酒行業(yè)中不可或缺的生產(chǎn)設(shè)備，對其在裝酒過程中啤酒瓶位置的控制、灌裝壓力的控制、速度的控制以及出廠前對酒的裝箱計數(shù)和定時的控制。本文將可編程程序控制器（PLC）用于啤酒灌裝生產(chǎn)中，解決了壓力、位置、速度、計數(shù)等多參數(shù)輸入、輸出問題的控制。關(guān)鍵詞：PLC，包裝自動化，啤酒生產(chǎn)，自動控制隨著包裝市場的需求，啤酒、飲料等液體食品的加工和制造設(shè)備正朝著高速、穩(wěn)定和智能化的方向去發(fā)展。食品包裝技術(shù)在很大程度

2、上得到了改進，使自動化包裝機設(shè)備的需求越來越大。啤酒包裝是啤酒生產(chǎn)過程中重要的一環(huán)，隨著啤酒行業(yè)的飛速發(fā)展，啤酒包裝越來越受到人們的重視。擁有一套技術(shù)先進、設(shè)計合理的包裝生產(chǎn)線，既可以生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品還可以降低成本，提高啤酒行業(yè)的經(jīng)濟效益。本系統(tǒng)采用可編程控制器，專門為工業(yè)環(huán)境二設(shè)計的一種數(shù)字運算電子系統(tǒng)，它可以采用可編程的存儲器、用來存儲執(zhí)行的邏輯運算、算術(shù)運算、定時、計數(shù)等。通過模擬量和數(shù)字量的輸入與輸出，從而控制啤酒包裝自動化的生產(chǎn)。下面就從幾個主要的方面來介紹啤酒包裝生產(chǎn)線的設(shè)計。1 啤酒包裝車間的組成自動包裝生產(chǎn)線是按照產(chǎn)品包裝工藝過程，由多臺自動機、中間傳送儲存裝置、檢測與控制裝等

3、聯(lián)接起來而形成的包裝生產(chǎn)系統(tǒng)1。在啤酒行業(yè)中，啤酒包裝線的主要組成設(shè)備有卸箱機、洗瓶機、驗瓶機、灌裝壓蓋機、貼標機、裝箱機等。對于設(shè)計一套高效的啤酒包裝系統(tǒng)，了解啤酒包裝車間的流程尤為重要。啤酒包裝機械是啤酒工廠的重要設(shè)備，它也是啤酒釀造之后，準備出廠的最后工序。因此，它的好壞直接關(guān)系到啤酒的質(zhì)量和啤酒的外觀，甚至會關(guān)心到一個企業(yè)在市場上的競爭力，一個完整的啤酒包裝車間工作流程由圖1所示。圖1 啤酒包裝車間工作流程2 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其工作原理1.1 整體的控制系統(tǒng)本文所設(shè)計的控制系統(tǒng)對位置的控制是指對儲酒倉中啤酒位置和在線酒瓶中啤酒位置的實時控制；對壓力的控制是指對灌裝系統(tǒng)中保護氣體CO2的

4、壓力控制；對于速度的調(diào)節(jié)是指對裝酒的速度和空瓶、滿瓶傳輸帶上速度的調(diào)節(jié)；對啤酒裝箱瓶數(shù)和流水線暫停時間的控制；對空瓶、滿瓶到位，打開或關(guān)閉裝酒閥門的實時檢測與控制?？刂葡到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。圖2 多參數(shù)啤酒灌裝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖1.2 控制系統(tǒng)的工作原理本文所設(shè)計的系統(tǒng)是一個多輸入、多輸出的主從式拖動控制系統(tǒng)，整個生產(chǎn)線的控制由OMRON C200H完成，其局部的控制采用E40B控制器。對系統(tǒng)壓力檢測采用恒壓力閉環(huán)控制，其目的是對空瓶質(zhì)量檢驗和除去空瓶中的空氣。由于系統(tǒng)傳送帶為分段式結(jié)構(gòu)，為了防止局部過快或過慢都會導致酒瓶堆堵或斷續(xù)，因此對于整個系統(tǒng)來說，調(diào)節(jié)傳送帶的速度就顯得非常重要了。在該系

5、統(tǒng)中，M為主電機，M1M26為傳送帶拖動電機，整個系統(tǒng)的速度都以M的轉(zhuǎn)速為基準。當發(fā)生異?，F(xiàn)象時，則要求M勻減速至停車，反之作勻加速直至設(shè)定的速度。2 系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)2.1 酒瓶中啤酒位置的控制當系統(tǒng)的裝酒泵打開時，設(shè)裝酒泵的流量為q(L/s)，則t時間內(nèi)裝酒量為Q=qt2。當酒瓶的大小一定時，酒瓶中酒的高度h應(yīng)與Q成函數(shù)關(guān)系，即h=f(Q)。因此，在裝酒的時間相等的情況下，只要控制裝酒泵中的流量恒定，就能夠在裝酒時確保酒的高度相等且為定值。裝酒泵的出口壓力H與出口流量有著一一對應(yīng)的關(guān)系，且滿足H-Q特性3。因此，只要保證裝酒泵出口壓力恒定就能夠保證出酒流量的恒定，從而確定了啤酒瓶中啤酒的位

6、置，其原理框圖如圖3所示。圖3 恒壓力控制系統(tǒng)原理框圖在此設(shè)計中，利用壓力傳感器代替了流量傳感器，間接解決了在線檢測酒瓶中啤酒位置的難題，本系統(tǒng)不僅簡化了設(shè)計方案，降低了生產(chǎn)成本還提高了系統(tǒng)的控制精度。2.2 速度調(diào)節(jié)技術(shù)在本系統(tǒng)的速度調(diào)節(jié)控制中，采用了目前流行的變頻技術(shù)，用穩(wěn)定性更強的交流電機代替了原生產(chǎn)線上的直流電機，通過改變變頻器的控制信號來實現(xiàn)整個生產(chǎn)線上速度的調(diào)節(jié)和速度的設(shè)定。其控制系統(tǒng)框圖如圖4所示，其控制系統(tǒng)的速度調(diào)節(jié)規(guī)律如圖5所示。圖4 速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)框圖 在本系統(tǒng)中，當PLC接到堵塞或者異常信號時，則會發(fā)出一個開關(guān)信號K，將減速信號S接入調(diào)速回路，S信號能夠在規(guī)定的時間內(nèi)均勻地

7、從0增加到速度設(shè)定值SP，其速度增加的斜率將是生產(chǎn)線遭遇故障減速停車的斜率；反之，當K斷開時，生產(chǎn)線將在SP的作用下使傳送帶勻加速上升直至所設(shè)定的速度。在電機的PID控制方面，采用Honeywell公司的E40B控制器，將輸入的信號U全部傳送到M1M26的控制回路中，將其設(shè)為電機轉(zhuǎn)速的設(shè)定值，在這種情況下實現(xiàn)了整個生產(chǎn)線的同步協(xié)調(diào)控制。2.3 包裝計數(shù)定時的控制PTC8253需要完成兩個功能：一是對啤酒瓶進行計數(shù)；二是傳送帶暫停3秒鐘，需要定時器工作。在啤酒瓶檢測部分，當啤酒瓶從光源和光敏電阻之間通過時，會使晶體管T導通，這樣會在發(fā)射極上產(chǎn)生一個脈沖信號，將此脈沖作為啤酒瓶的計數(shù)脈沖，PTC8

8、253上的CLK0引腳對啤酒瓶進行計數(shù)。在3秒定時部分，通道1作為定時器，工作在方式1，CLK1產(chǎn)生100Hz的時鐘脈沖。PTC8253的輸出端OUT1送到流水線的工作臺，進行3秒鐘的定時。當時間到后，重啟傳送帶，繼續(xù)工作，通道0就開始工作。通道0與通道1相互配合，來完成啤酒的裝箱。2.4 異常情況控制在啤酒自動包裝系統(tǒng)中，殺菌機的作業(yè)非常重要，但是由于設(shè)備故障或者其它原因，可不可避免會造成殺菌機停車，這樣會使啤酒在殺菌機內(nèi)停留的時間過長，造成PU值過高，加快了啤酒的氧化，因此在殺菌機故障停車后，需要采取一些措施。在殺菌機和貼標機之間建立一個存儲的平臺，當設(shè)備出現(xiàn)故障時，啤酒進入平臺進行暫時的

9、存儲，待儀器故障被排除后重新進入鏈板。當殺菌機故障停車時，首先將關(guān)閉殺菌機的噴頭和蒸汽閥門，以防水溫升高。在故障排除后，需要重新啟動儀器等待水溫重新達到工藝要求之后才能重新開啟殺菌機。3 結(jié)論在啤酒瓶中啤酒高度的檢測設(shè)計中，將酒位檢測控制變?yōu)楹銐毫z測，不僅簡化了控制方案而且還節(jié)省了成本。采用PID控制算法，能夠?qū)崿F(xiàn)對裝酒速度的調(diào)節(jié)與設(shè)定，同時能夠?qū)φ麄€生產(chǎn)線進行勻加速、勻減速或恒速的控制。將PTC8253做計數(shù)器使用，同時又做定時器使用，將兩者結(jié)合起來，用啤酒瓶計數(shù)結(jié)束的信號去啟動定時器，定時器的結(jié)束信號又作為計數(shù)器開始的信號，兩者相互作用充分發(fā)揮了可編程通用的定時、計數(shù)的功能。PLC技術(shù)運用到啤酒的自動包裝設(shè)計中，在很大程度上提高了啤酒