罐装纯净水生产线自动化技术

我公司纯净水生产企业生产600ml和5加仑的纯净水及其它饮料产品，采用的生产线为清洗、罐装、压盖一体化生产线，但该生产线的电气设备控制系统是传统的继电器——接触器控制方式,在使用的过程中，生产工效低，人机对话靠指示灯+按钮+讯响器的工作方式，响应慢，故障率高，可靠性差，系统的工作状态、故障处理、设备监控与维护只能凭经验被动的去查找故障点。且在生产过程中容易产生二次污染，造成合格率低，生产成本增加。为适应发展，故提出下面的PLC控制技术改造现有生产线。 1、生产工艺及流程 　　该生产线由洗瓶、罐装、压盖3部分组成。以上3部分为各自独立的，人工/自动操作的工作程序。此外还有一个气源辅助装置，由2只电磁阀控制托瓶架的升降，2只电磁阀控制压盖的行程。驱动部分有：清水泵、无菌泵、清洗输送、灌装输送、灌装泵。 1.1、手动控制工作状态 将操作台上旋钮置手动，各工位工作状态如下： （1）按洗瓶按钮，清洗泵启动，里外各洗一次，中间间隔3秒钟； （2）按洗瓶输送带按钮，输送带把洗过的空瓶送到托瓶架上； （3）按托瓶架按钮，托瓶架启动，把洗过的空瓶送到罐装机的罐装口； （4）按罐装按钮，罐装泵启动，罐满后自动停止； （5）按罐装输送带按钮，通过输送带把满瓶送到压盖机上，压盖机自动套盖、压盖，最后 把产品送出机外。 1.2、自动控制工作状态 （1）洗瓶：将操作台上旋转按钮置自动，按下自动按钮后，生产线进入自动工作状态，此时，PLC首先检测水箱的水位、清洗泵非故障状态、气压≥0.6Mpa、罐装泵非故障等各种信号，具备工作条件后，洗瓶到位信号给PLC一个开关量，清洗泵和无菌泵同时启动，对瓶子内、外部进行2次清洗，清洗后又经过滴水过程（其中清洗和滴水的过程由PLC内部时间继电器控制）。清洗完毕后，瓶子随着洗瓶输送带进入下一个工序。 （2）罐装：当瓶子随着输送带平稳的进入托瓶架时，托瓶架的限位开关信号送给PLC，同时洗瓶到位信号又一次送给了PLC，洗瓶工序进入下一个循环，同时翻瓶架的一组气动电磁阀打开，汽缸开始工作，将瓶子送到罐装口的下部，这时汽缸上限信号送入PLC，罐装泵开始启动，在罐装的过程中翻瓶架自动落下，罐装到一定的时间（及罐满）后自动停止（罐装时间3/5加仑的设定时间不同），罐装结束后，经过一定的延时时间，罐装输送带开始启动。 （3）压盖：当罐装输送带开始工作后，罐满纯净水的瓶子经过自动套盖，通过输送带送到压盖处时，压盖的开关信号送给PLC，压盖汽缸就工作一次，压盖结束后，将合格的产品通过输送带送到机器外部，罐装输送带自动停止，然后，每个工序又进入下一个循环。工作状态循环流程如图1。 2、技术实现 2.1、PLC的选型及I/O分配 根据以上生产工艺和机械运动的控制要求，确定电控系统的工作方式为手/自动，通过研究工艺过程和机械运动的各个步骤，由PLC组成控制系统的输入12个开关量信号，其中检测元件4个，按钮开关5个，选择开关4个，限位开关1个。模拟量输入9个。 电控系统输出信号8个，其中电磁阀2个，1个自动运行接触器和5个电机接触器，10个指示灯。 电控系统最后选用OMROM C20P—CDR—AE主机，并带有模拟量的I/O扩展模块，这样共有12个开关量输入点和9个模拟量输入点，8个输出点，满足要求，并且还有余量。 2.2、输入输出信号地址的编号 把12个输入信号按类（位置检测传感器4个，SQ1—SQ4，选择开关SA1—SA2，按钮开关SB1—SB5）编排。输出信号8个按类分为：电磁阀YV1—YV2，接触器KM1—KM5和KM，指示灯HL1—HL10个。12个输入信号和输出信号对应于PLC输入端0KX—11KX及输出端Y0—Y7，输入输出信号地址编号见表一。 3、应用效果 　　该一体化自动生产线结构紧凑、功能强、控制精度高、操作简便、生产效率高、抗干扰能力强。同时，在自动运行状态下，如发现异常情况，可直接按下急停按钮，PLC具有信号分析处理功能，经逻辑判断后输出一个动作信号，一旦发现疑问，输出信号受阻，生产线就会停止，PLC自动检测输入输出工作情况可很快找到故障点，给维修带来了很大的方便，使生产线的稳定性、可靠性大大提高 ，且给今后实现生产工艺监控系统，实行全过程动态控制打下了基础。改造后，产量从原来的30桶/小时提高到80桶/小时，产量相应提高了167%。由于生产工艺实现了全过程自动控制，把原来的生产线改为全封闭式生产方式，基本上不于人体接触，降低了二次感染率，因此产品合格率比原来提高了98%。 参考文献： ① 崔革新编著, 《工矿电气控制微机控制器PC》，陕西科学技术出版社，1993。 ② 王兆义编著，《可编程控制器实用技术》，机械工业出版社，1997。 ③ OMRON，《可编程序控制器操作手册》。