罐裝純凈水生產(chǎn)線自動化技術(shù)

我公司純凈水生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)600ml和5加侖的純凈水及其它飲料產(chǎn)品，采用的生產(chǎn)線為清洗、罐裝、壓蓋一體化生產(chǎn)線，但該生產(chǎn)線的電氣設(shè)備控制系統(tǒng)是傳統(tǒng)的繼電器——接觸器控制方式,在使用的過程中，生產(chǎn)工效低，人機對話靠指示燈+按鈕+訊響器的工作方式，響應(yīng)慢，故障率高，可靠性差，系統(tǒng)的工作狀態(tài)、故障處理、設(shè)備監(jiān)控與維護只能憑經(jīng)驗被動的去查找故障點。且在生產(chǎn)過程中容易產(chǎn)生二次污染，造成合格率低，生產(chǎn)成本增加。為適應(yīng)發(fā)展，故提出下面的PLC控制技術(shù)改造現(xiàn)有生產(chǎn)線。 1、生產(chǎn)工藝及流程 　　該生產(chǎn)線由洗瓶、罐裝、壓蓋3部分組成。以上3部分為各自獨立的，人工/自動操作的工作程序。此外還有一個氣源輔助裝置，由2只電磁閥控制托瓶架的升降，2只電磁閥控制壓蓋的行程。驅(qū)動部分有：清水泵、無菌泵、清洗輸送、灌裝輸送、灌裝泵。 1.1、手動控制工作狀態(tài) 將操作臺上旋鈕置手動，各工位工作狀態(tài)如下： （1）按洗瓶按鈕，清洗泵啟動，里外各洗一次，中間間隔3秒鐘； （2）按洗瓶輸送帶按鈕，輸送帶把洗過的空瓶送到托瓶架上； （3）按托瓶架按鈕，托瓶架啟動，把洗過的空瓶送到罐裝機的罐裝口； （4）按罐裝按鈕，罐裝泵啟動，罐滿后自動停止； （5）按罐裝輸送帶按鈕，通過輸送帶把滿瓶送到壓蓋機上，壓蓋機自動套蓋、壓蓋，最后 把產(chǎn)品送出機外。 1.2、自動控制工作狀態(tài) （1）洗瓶：將操作臺上旋轉(zhuǎn)按鈕置自動，按下自動按鈕后，生產(chǎn)線進入自動工作狀態(tài)，此時，PLC首先檢測水箱的水位、清洗泵非故障狀態(tài)、氣壓≥0.6Mpa、罐裝泵非故障等各種信號，具備工作條件后，洗瓶到位信號給PLC一個開關(guān)量，清洗泵和無菌泵同時啟動，對瓶子內(nèi)、外部進行2次清洗，清洗后又經(jīng)過滴水過程（其中清洗和滴水的過程由PLC內(nèi)部時間繼電器控制）。清洗完畢后，瓶子隨著洗瓶輸送帶進入下一個工序。 （2）罐裝：當瓶子隨著輸送帶平穩(wěn)的進入托瓶架時，托瓶架的限位開關(guān)信號送給PLC，同時洗瓶到位信號又一次送給了PLC，洗瓶工序進入下一個循環(huán)，同時翻瓶架的一組氣動電磁閥打開，汽缸開始工作，將瓶子送到罐裝口的下部，這時汽缸上限信號送入PLC，罐裝泵開始啟動，在罐裝的過程中翻瓶架自動落下，罐裝到一定的時間（及罐滿）后自動停止（罐裝時間3/5加侖的設(shè)定時間不同），罐裝結(jié)束后，經(jīng)過一定的延時時間，罐裝輸送帶開始啟動。 （3）壓蓋：當罐裝輸送帶開始工作后，罐滿純凈水的瓶子經(jīng)過自動套蓋，通過輸送帶送到壓蓋處時，壓蓋的開關(guān)信號送給PLC，壓蓋汽缸就工作一次，壓蓋結(jié)束后，將合格的產(chǎn)品通過輸送帶送到機器外部，罐裝輸送帶自動停止，然后，每個工序又進入下一個循環(huán)。工作狀態(tài)循環(huán)流程如圖1。 2、技術(shù)實現(xiàn) 2.1、PLC的選型及I/O分配 根據(jù)以上生產(chǎn)工藝和機械運動的控制要求，確定電控系統(tǒng)的工作方式為手/自動，通過研究工藝過程和機械運動的各個步驟，由PLC組成控制系統(tǒng)的輸入12個開關(guān)量信號，其中檢測元件4個，按鈕開關(guān)5個，選擇開關(guān)4個，限位開關(guān)1個。模擬量輸入9個。 電控系統(tǒng)輸出信號8個，其中電磁閥2個，1個自動運行接觸器和5個電機接觸器，10個指示燈。 電控系統(tǒng)最后選用OMROM C20P—CDR—AE主機，并帶有模擬量的I/O擴展模塊，這樣共有12個開關(guān)量輸入點和9個模擬量輸入點，8個輸出點，滿足要求，并且還有余量。 2.2、輸入輸出信號地址的編號 把12個輸入信號按類（位置檢測傳感器4個，SQ1—SQ4，選擇開關(guān)SA1—SA2，按鈕開關(guān)SB1—SB5）編排。輸出信號8個按類分為：電磁閥YV1—YV2，接觸器KM1—KM5和KM，指示燈HL1—HL10個。12個輸入信號和輸出信號對應(yīng)于PLC輸入端0KX—11KX及輸出端Y0—Y7，輸入輸出信號地址編號見表一。 3、應(yīng)用效果 　　該一體化自動生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)緊湊、功能強、控制精度高、操作簡便、生產(chǎn)效率高、抗干擾能力強。同時，在自動運行狀態(tài)下，如發(fā)現(xiàn)異常情況，可直接按下急停按鈕，PLC具有信號分析處理功能，經(jīng)邏輯判斷后輸出一個動作信號，一旦發(fā)現(xiàn)疑問，輸出信號受阻，生產(chǎn)線就會停止，PLC自動檢測輸入輸出工作情況可很快找到故障點，給維修帶來了很大的方便，使生產(chǎn)線的穩(wěn)定性、可靠性大大提高 ，且給今后實現(xiàn)生產(chǎn)工藝監(jiān)控系統(tǒng)，實行全過程動態(tài)控制打下了基礎(chǔ)。改造后，產(chǎn)量從原來的30桶/小時提高到80桶/小時，產(chǎn)量相應(yīng)提高了167%。由于生產(chǎn)工藝實現(xiàn)了全過程自動控制，把原來的生產(chǎn)線改為全封閉式生產(chǎn)方式，基本上不于人體接觸，降低了二次感染率，因此產(chǎn)品合格率比原來提高了98%。 參考文獻： ① 崔革新編著, 《工礦電氣控制微機控制器PC》，陜西科學技術(shù)出版社，1993。 ② 王兆義編著，《可編程控制器實用技術(shù)》，機械工業(yè)出版社，1997。 ③ OMRON，《可編程序控制器操作手冊》。