三片飲料罐檢漏設備控制方案設計

王躍進

(杭州娃哈哈集團有限公司，浙江 杭州 310009)

三片飲料罐檢漏設備控制方案設計

王躍進

(杭州娃哈哈集團有限公司，浙江 杭州 310009)

介紹了三片飲料罐生產工藝中旋轉式檢漏設備的定位原理及其所采用的氣壓測漏方法，并從實用的角度分析了在舊有設備基礎上進行控制系統改造的方案。同步控制是此類設備運行的關鍵，通過程序手段，將軟件同步和機械定位巧妙結合，能夠準確定位檢測出漏罐，是一種有效的方法。

三片罐；檢漏；控制

0 引言

杭州娃哈哈集團罐頭食品公司三片罐空罐檢漏機為臺灣HSUAN ANN公司20世紀90年代的設備，其電氣控制系統采用OMRON自動化公司早期產品。由于其負責檢漏控制的可編程控制器(PLC)老化損壞，該檢漏機失去了檢測功能。由于HSUAN ANN公司對此PLC內部程序進行了加密，所以無法從相同型號的檢漏機控制器中進行上載應用。故對該PLC外圍控制電路進行測繪并深入分析其運行原理，在此基礎上重新設計編制了控制程序，從而使設備恢復了檢漏運行功能。

1 設備概況及編程設計思路

1.1 設備概況

該設備共有40個檢測工位(圖1)。采用氣壓測漏的方法，此方法具有原理簡單、檢測結果可靠性高的特點，即往空罐里充氣，根據檢測到的氣壓值來判斷該罐子是否存在漏洞。每個工位均安裝有氣壓檢測傳感器，傳感器可根據制罐工藝需要調節壓力設定值，一旦檢測到罐內壓力達到設定值則輸出開關量信號，表明此罐子為合格產品，否則判定為漏罐。工作時機器按順時針方向旋轉，罐子在入口處通過一個分罐螺桿進入，經過檢測后再由出口處的一個星輪傳送至輸送線。若檢測后罐子是漏罐，則由出口處的吹氣裝置將漏罐從輸送線上剔除。

圖1 設備工位及傳感器位置

1.2 編程設計思路

經分析，安裝于機器入口處的同步脈沖檢測傳感器B2和出口吹氣裝置吹氣口之間間隔36個工位。即是說，假如1#工位剛好位于入口同步傳感器B2處，那么此時4#工位則剛好位于出口吹氣裝置的吹氣口處。利用這一原理，設計了由軟件計數器指令和比較指令實現的定位控制程序。當機器按順時針方向旋轉時，軟件計數器由同步傳感器B2信號實現1、2、3……的遞增計數。程序中的40個工位地址則分別由40個軟件比較器控制，每轉過一個工位，此工位對應的比較器就和計數器當前值進行比較，當計數器值等于比較器的設定值時，就確定了同步傳感器B2處工位的位置，從而實現了機器工位與程序地址的一一對應。而對于檢測出的漏罐的定位，即由同步脈沖傳感器B2的位置與出口吹氣裝置吹氣口之間建立一套一一對應的地址關系，即1#與4#對應，2#與5#對應，以此類推。例如當同步傳感器B2檢測到1#工位時，同時4#工位上的罐子為漏罐，因4#工位上的罐子此時正好位于出口吹氣裝置的吹氣口處，則啟動吹氣裝置將此罐子從輸送線上剔除。

2 控制程序運行流程

控制程序運行流程如圖2所示。

圖2 控制程序運行流程示意圖

3 PLC選型及I/O點定義

該控制方案所要求的輸入/輸出均為開關量信號，實際使用輸入43點、輸出41點，并預留一些備用點位。根據其點數選用OMRON SYSMAC CPM2AH-60CDR-A可編程控制器和40EDR、8ER兩個擴展模塊，PLC輸入信號為低電平有效。對輸入、輸出點進行分配，如表1所示。

表1 PLC輸入、輸出點分配表

4 程序工作原理

4.1 待檢測罐子定位控制

程序中包含1個CNTR計數器和40個CMP比較器，以CNTR計數器和1#工位所對應的CMP1#比較器相結合為例進行闡述：當機器運轉時，假設從0位標志開始，0位標志每轉過一圈使得0位傳感器B1輸出信號將3.05置1，CNTR計數器清零。隨后CNTR計數器在同步傳感器B2信號3.06的作用下開始計數，每增加一個數表示轉過了一個工位。同步信號3.06同時輸入CMP1#比較器中，CMP1#將自身設置值與計數器CNTR中的當前值進行比較，當比較結果等于1時，則等于標志255.06導通，使中間繼電器220.00得電。若此時1#工位上檢測到有罐子，則罐體檢測傳感器B3信號輸出使得3.07導通，斷電保持繼電器HR7.00置1，即PLC輸出點10.00得電，所對應的1#充氣電磁閥動作開始往罐子里充氣。同時時間繼電器TIM000開始計時，時間達到設定值后將HR7.00復位，此時間繼電器設定值也就是往罐子里充氣的持續時間。因程序內部均采用具有斷電保持功能的繼電器，即使PLC斷電后重新上電，也不影響內部繼電器斷電前的狀態，因此程序可以從任意一個工位開始運行。

輸出繼電器10.00使斷電保持繼電器HR10.08置1，這是罐子出口處吹氣裝置啟動的條件之一。氣壓傳感器對罐子的檢測結果若為漏罐，則1#壓力傳感器信號0.00值為0，使HR17.00置0。若檢測結果為合格罐，則1#壓力傳感器0.00值為1，使HR17.00置1，這也是罐子出口處吹氣裝置啟動的條件之一。HR10.08、HR17.00的復位信號均按機器旋轉方向由前一個工位(40#工位)產生的信號222.07提供，即前一個工位的定位信號復位后一個工位程序元件的狀態。如圖3所示。

圖3 部分控制程序

4.2 漏罐剔除定位控制

PLC輸出地址15.00為機器出口處漏罐吹氣剔除信號，由200.00～200.04中間繼電器構成的或門電路控制，每個中間繼電器又分別由8個工位的條件組成或門，共計40個工位。當某一個工位條件一旦同時滿足則表示該工位檢測出了漏罐。此條件由3個因素決定：以4#工位為例，HR10.11得電表示4#工位上有罐子；HR17.03得電表示4#工位上的罐子是合格罐，否則是漏罐；220.00得電表示4#工位上的罐子剛好位于機器出口吹氣裝置的吹氣口處。若這3個因素同時滿足，則通過中間繼電器200.00使15.00得電，打開吹氣電磁閥，將漏罐從出口輸送線上剔除。如圖4所示。

圖4 漏罐剔除控制程序

5 結語

本文在檢漏機控制程序方案的建立、分析、研發過程中，在同步定位問題的解決上采用了軟件計數器和比較指令相結合的方法，使問題得以簡化。在PLC外圍輸入定位信號的處理上，由原設備的5個傳感器減少為3個傳感器信號?？傊?，在程序的編制構思過程中，其思想是用常用的、簡單的指令去實現和解決問題。運行結果表明，所用的方法合理，優化并完善了原控制系統，調試運行后該機器完全達到了原廠設備的功能。

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2014-08-22

王躍進(1978—)，男，浙江金華人，工程師，從事食品罐頭、飲料生產設備控制系統研究及設備自控維護工作。