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罐装纯净水生产线自动化技术

供稿:中国工控网 2003/11/24 0:00:00

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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》。

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