用于啤酒包裝生產(chǎn)現(xiàn)場的滿箱檢驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

隨著近幾年啤酒行業(yè)的發(fā)展，我國的啤酒產(chǎn)量目前已經(jīng)居全球第一。這幾年國產(chǎn)的干包裝設(shè)備像裝箱機(jī)、紙箱包裝機(jī)、塑料熱縮膜包裝機(jī)已經(jīng)在啤酒生產(chǎn)線上廣泛的使用。隨著這些設(shè)備的使用現(xiàn)場也出現(xiàn)了一些相關(guān)的問題，例如包裝后的產(chǎn)品數(shù)量不足的問題。為了解決這一問題，筆者消化吸收目前國際上的檢測(cè)模式，結(jié)合我國啤酒行業(yè)的特點(diǎn)，給廠家設(shè)計(jì)了一套經(jīng)濟(jì)實(shí)用的滿箱檢測(cè)控制系統(tǒng)。

1. 滿箱檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前國內(nèi)啤酒生產(chǎn)廠家主要是應(yīng)用國外公司的滿箱檢測(cè)設(shè)備如德國HEUFT公司的LOGIC系列滿箱檢驗(yàn)機(jī)等。由于國外產(chǎn)品的價(jià)格及維護(hù)費(fèi)用較高，因此就限制了其在中小企業(yè)的應(yīng)用，中小企業(yè)一般安排專職人員進(jìn)行檢查，費(fèi)時(shí)費(fèi)力；而國內(nèi)做這種檢測(cè)設(shè)備的廠家很少，因此開發(fā)一套經(jīng)濟(jì)適用的滿箱檢測(cè)系統(tǒng)在國內(nèi)有比較大的市場，也有利于降低企業(yè)的運(yùn)營成本。

2. 設(shè)計(jì)思想和原則

（1）先進(jìn)性：系統(tǒng)建立在充分了解國內(nèi)外滿箱檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，吸收其經(jīng)驗(yàn)和成果的基礎(chǔ)上進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)的技術(shù)性能和水平具有明顯的先進(jìn)性。

（2）可靠性：系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠，性能穩(wěn)定，可以在惡劣環(huán)境中長期穩(wěn)定工作。

（3）擴(kuò)展性：系統(tǒng)的設(shè)計(jì)容量要足夠大，滿足系統(tǒng)今后擴(kuò)展的需要。

（4）經(jīng)濟(jì)性：系統(tǒng)的造價(jià)經(jīng)濟(jì)合理，性能價(jià)格比高。

（5）操作維護(hù)方便性：在軟件方面要求界面友好，操作簡便，在硬件方面要求維護(hù)檢修方便。

系統(tǒng)完成后，可達(dá)到如下目的：

（1）能夠在箱子運(yùn)動(dòng)的過程中準(zhǔn)確的檢測(cè)到缺瓶箱，并能夠檢測(cè)開箱和封箱的產(chǎn)品。

（2）能夠檢測(cè)多種箱型。在實(shí)際生產(chǎn)過程中主要有以下四種箱型：3×4、4×3、5×4及6×4四種箱型。為了使我們的滿箱檢測(cè)設(shè)備能夠適應(yīng)絕大多數(shù)的工作，設(shè)備應(yīng)該能夠在不同箱型下工作。

（3）能夠精確的測(cè)量缺瓶箱的運(yùn)動(dòng)距離，使剔除器能夠迅速無誤的將缺瓶箱剔除。

（4）具有報(bào)警功能。能夠在工人操作有誤或設(shè)備產(chǎn)生故障時(shí)發(fā)出報(bào)警，從而能夠及時(shí)的排除故障。

3. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和組成

滿箱檢測(cè)控制系統(tǒng)部分的硬件我們選擇如下：

（1）PLC部分：選擇SIEMENS的S7-200PLC CPU224；S7-200共14個(gè)輸入點(diǎn)10個(gè)輸出點(diǎn)；滿箱檢測(cè)所需輸入點(diǎn)為12個(gè)，輸出點(diǎn)是5個(gè)；因此S7-200能夠充分滿足，設(shè)備控制的要求。

（2）操作面板TD200：為了能夠?qū)崿F(xiàn)箱型選擇和顯示已檢測(cè)箱子的信息，我們選擇SIEMENS的TD200操作面板。我們可以通過操作面板很容易的查看和修改有關(guān)信息。

（3）觸發(fā)器部分：觸發(fā)器選擇OMRON的傳感器，分前觸發(fā)器和后觸發(fā)器共兩個(gè)。

（4）檢測(cè)傳感器：在開箱進(jìn)行檢測(cè)時(shí)選用BANNER公司的傳感器6只，封箱檢測(cè)時(shí)選用倍加福公司的傳感器6只進(jìn)行檢測(cè)。

（5）旋轉(zhuǎn)編碼器：為了精確測(cè)量缺瓶箱通過的距離，以便準(zhǔn)確無誤的剔除缺瓶箱，我們選用歐姆龍公司德旋轉(zhuǎn)編碼器來測(cè)量缺瓶箱通過的距離。

滿箱檢測(cè)硬件結(jié)構(gòu)圖

圖 1

5.系統(tǒng)軟件部分

軟件部分是實(shí)現(xiàn)滿箱檢測(cè)功能的關(guān)鍵部分。

軟件的基本功能如下：

（1）編制的軟件應(yīng)該能夠配合硬件準(zhǔn)確無誤的檢測(cè)到滿箱和缺瓶箱，并能夠準(zhǔn)確的將缺瓶箱剔除；

（2）操作人員能夠在TD200上查看已檢測(cè)的箱子的信息，能夠查看檢測(cè)的總箱數(shù)、滿箱數(shù)及缺瓶箱數(shù)；能夠設(shè)定多種箱型；能夠在連續(xù)出現(xiàn)缺瓶箱數(shù)大于設(shè)定最多連續(xù)缺瓶箱數(shù)后，自動(dòng)停止檢測(cè)，以便操作人員能夠及時(shí)檢查設(shè)備，排除可能存在的故障。

（3）能夠在設(shè)備工作異常時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的報(bào)警。

軟件實(shí)現(xiàn)是通過S7-200的專用編程軟MicroWIN件來實(shí)現(xiàn)。

軟件按照模塊化結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便達(dá)到較強(qiáng)的移植性以及今后的功能擴(kuò)展。程序是按照以下幾個(gè)部分來實(shí)現(xiàn)上述功能的。

（1）初始化部分：確定通訊方式、高速計(jì)數(shù)器工作方式的選擇、TD200功能鍵的初始化

（2）TD200部分：通過對(duì)消息使能位的置1和清零來控制有關(guān)信息的顯示和修改確認(rèn)。有關(guān)信息的修改均需要用戶輸入密碼，以防止非法用戶對(duì)信息修改，保證檢測(cè)的準(zhǔn)確進(jìn)行。

（3）檢測(cè)部分：程序通過從TD200接受的信息判斷當(dāng)前的箱型，從觸發(fā)器和光電傳感器讀取的信息判斷當(dāng)前箱子的有關(guān)信息，并經(jīng)過相關(guān)處理來判斷是否是滿箱。并對(duì)箱數(shù)、滿箱數(shù)及缺瓶箱進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)檢測(cè)到缺瓶箱時(shí)，激活高速計(jì)數(shù)器，高速計(jì)數(shù)器對(duì)來自旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，判斷其當(dāng)前位置，到達(dá)剔除器位置時(shí)剔除器動(dòng)作，剔除缺瓶箱。同時(shí)能夠判斷是否是連續(xù)出現(xiàn)缺瓶箱并能對(duì)連續(xù)出現(xiàn)的缺瓶箱計(jì)數(shù)，超過設(shè)定的最大連續(xù)缺瓶箱數(shù)時(shí)，自動(dòng)停止檢測(cè)并報(bào)警，通知操作人員進(jìn)行檢查。

滿箱檢測(cè)控制系統(tǒng)軟件部分流程圖如下

6.結(jié)束語

目前該滿箱檢測(cè)設(shè)備已應(yīng)用于啤酒包裝生產(chǎn)現(xiàn)場，目前系統(tǒng)運(yùn)行良好，其高達(dá)99.9％的檢驗(yàn)準(zhǔn)確率，及快速的檢測(cè)和剔除功能使其大大提高了包裝設(shè)備的生產(chǎn)效率；同時(shí)也使原專職檢測(cè)人員得以解放，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，受到廠家的歡迎，也為整個(gè)啤酒生產(chǎn)過程的優(yōu)化起了重要的推動(dòng)作用。