有機酸是化工、食品等行業(yè)的重要原料，因其單位價值高、品種規(guī)格繁多，且生產投資巨大，所以對自動灌裝生產線要求較高，國內尚無此類生產線，從國外引進則需要花費幾百萬美元以上，因此，國內開發(fā)既可以節(jié)約外匯，又可以為用戶提供及時便利的服務，同時大大提高企業(yè)生產的自動化水平。

　　系統(tǒng)工藝描述

　　在我所承接的有機酸自動灌裝生產線項目中，用戶的產品品種有三種（1#、2#、3#），每個品種的計量規(guī)格也有三種（A、B、C），因此組合后將有9種生產規(guī)格，品種規(guī)格多樣使系統(tǒng)配置和功能較為復雜。有機酸的特點是：腐蝕性*、產品價值高、密度不穩(wěn)定、流速壓力也不穩(wěn)定。因此在設計和制造過程中，用戶除了對生產線的使用材料的耐腐蝕性有較高的要求外，還要求在灌裝過程中防止滴漏，并提出了較為苛刻的精度和速度要求。

　　1）灌裝物料溫度：5~35℃
　　2）物料密度：有機酸約1.2g/cm3、有機酸鹽約1.3g/cm3
　　3）物料粘度：有機酸約50CP、有機酸鹽約150CP
　　4）進料管道進口壓力：≥0.2Mpa，波動范圍±10%
　　5）灌裝設備布置面積：1200m2
　　6）系統(tǒng)主要參數(shù)要求如下，見表1
　　7）系統(tǒng)工藝過程為（以Ⅰ號線為例）：

　　空桶整理—空桶進灌裝工位—檢測定位—灌裝頭下降—灌裝閥打開—開始灌裝—質量計量—到達90%×（設定值-補償值）—調節(jié)閥節(jié)流變小—到達100%×（設定值-補償值）—灌裝閥關閉—真空吸附—滿桶出灌裝工位—轉向—掛蓋—旋蓋—貼標—碼垛—纏繞—成品輸出

　　功能要求

　　1） 本生產線包括：Ⅰ號灌裝線（適用30KG灌裝）、Ⅱ號灌裝線（適用250KG或1200KG灌裝）；

　　2） Ⅰ號灌裝線和Ⅱ號灌裝線既可獨立運行也可同時運行。但Ⅱ號灌裝線每次只能進行一種規(guī)格（250KG或1200KG）的生產。整條生產線的運行組合方式有Ⅰ、Ⅰ+Ⅱ、Ⅱ等共三種；Ⅰ線有3個灌裝工位（1A、1B、1C），每個灌裝工位須同時灌裝3個桶（分別對應3個流量計）；Ⅱ線有6個灌裝工位（2A、2B、2C、3A、3B、3C），每次也只能選擇其中1個灌裝工位進行工作（其中2A和3A工位共用1個流量計，2B和3B工位共用1個流量計……），而2A、2B和2C（250KG規(guī)格）均以4個桶為1組放在托盤上，該4個桶使用1臺流量計，灌裝過程為：第1桶灌裝結束后依次再灌裝第2桶、第3桶、第4桶；而3A、3B和3C（1200KG規(guī)格）各工位每次只灌裝1個桶；

　　3） 當整條生產線的運行方式為Ⅰ+Ⅱ時，為節(jié)約設備投資和車間使用面積，在纏繞和成品輸出部分采取公用工位 ，因此在進入公用工位時，須編制程序進行避讓；

　　4）  方便的數(shù)據(jù)設定和顯示：一次灌裝量（65%~99%）、zui終設定值（100%）、補償量（防止過沖量、可任意調整）、合格判定區(qū)間設定、合格品計數(shù)、不合格品計數(shù)、總產量（桶數(shù)）、總灌裝量（重量）、瞬時流量上（下）限報警設定及顯示；

　　5） 為方便調試和維護，在每臺輸送機旁均配現(xiàn)場手動啟動/停止開關；
　　6） 在PLC柜門上、現(xiàn)場、各人機界面上等均設有急停開關，方便操作人員在現(xiàn)場的各個區(qū)域以zui快的速度停車；

　　7） 程序運行，必須先選擇“灌裝工位”，后選擇“自動”時有效，并開始運行，反之無效；

　　8） 在車間顯著位置，設立報警燈及“啟動預備”聲光提示，“啟動預備”聲光提示是從選擇了“灌裝工位”開始至選擇“自動”結束，聲光提示為斷續(xù)音，報警聲光為連續(xù)音；

　　9） 流量計包括頻率計數(shù)輸出（FC）和模擬量輸出（FA），頻率輸出作為累計流量灌裝計量用，模擬量作為瞬時流量上下限報*；

　　10） “灌裝按鍵”、狀態(tài)及設備故障指示設在人機界面上，灌裝過程中有文字提示，自動灌裝結束后，復位“開始灌裝”按鍵，灌裝過程中，如需中止，可按下“手動停止灌裝”按鍵；

　　11） 防滴漏設計：灌裝完畢后，殘留在灌裝頭表面的粘性物料要經(jīng)過一定的時間才能流盡，如果滴到容器外，就會造成污染，本灌裝系統(tǒng)采用真空發(fā)生器回吸系統(tǒng)可確保無滴漏。

      系統(tǒng)組成和控制方案

　　控制系統(tǒng)組成（見圖1）

控制方案說明

　　為盡可能減少現(xiàn)場布線，使系統(tǒng)更合理，功能更完備，操作更方便，在PLC1處設立一個MB+主站，在生產線上輸入輸出設備較為集中的地方設立幾個MB+分站，如上圖。

　　由于系統(tǒng)的灌裝精度要求*，如果采用一般的流量儀表和模擬量數(shù)據(jù)采集計算，將無法達到使用要求，因此，在方案設計上除了選用上的質量流量計作為測量儀表外，還在數(shù)據(jù)采集和控制終端上采用了施耐德公司的QUANTUM系列產品作為主控制器；為快速采集12臺質量流量計的頻率輸出脈沖，又配置了三個高速計數(shù)模塊（5通道/模塊，100kHz），其采集速度快，硬件配置簡單、方便。

　　較高的精度，還需要穩(wěn)定的流量，一方面利用高位槽進行液位和壓力調整，使之保持在一個較為恒定的區(qū)域，另一方面利用質量流量計的模擬量輸出（4~20mA）可以方便地監(jiān)控管道內的瞬時流量，一旦超過系統(tǒng)允許的上下限將發(fā)出聲光報警信號，并進行二次調整。

　　為方便用戶對現(xiàn)場的數(shù)據(jù)變量進行修改，現(xiàn)場共設有三臺MAGELIS人機界面；OP1和OP2屏均可對整條生產線進行操作和顯示，OP1主要用于設定和顯示30KG灌裝線的“工位選擇”、“一次灌裝量”（即灌裝到zui終灌裝量的約90%，可任意修改）、“zui終灌裝量”（100%）、“補償量”（防止過沖量）、合格判定區(qū)間設定、合格品計數(shù)、不合格品計數(shù)、總產量（桶數(shù)）、總灌裝量（重量）、瞬時流量上（下）限報警設定及顯示；OP2主要用于設定和顯示250KG/1200KG灌裝線的相關數(shù)據(jù)、其余同OP1；OP3是于貼標設備的數(shù)據(jù)設定顯示用的，可以進行類別、批號、生產日期、有效期、重量等標簽數(shù)據(jù)的修改和顯示；

　　1） 中央控制室內PC1對整個生產線及現(xiàn)場部分關鍵設備進行實時監(jiān)控；

　　2） PLC1為QUANTUM-PLC產品，PLC2為MOMENTUM-I/O基板；

　　3） PLC1的配置為（64DI、128DO、12HSC、12AI），1臺10.4"人機界面通過CPU上的MB口相連，同時CPU還通過MB+口與MOMENTUM分站（分站2，32DI；分站3，32DO；分站4，32DO；分站5，32DO）及另1臺10.4"人機界面（分站6）進行連接；

　　4） 在PLC1上配置一個16點的模擬量輸入模塊，作為瞬時流量的監(jiān)控；

　　5） 在PLC1上配置三個高速計數(shù)模塊，作為流量計量用，每個模塊包括5個測量通道；

　　6） PLC 1—QUANTUM硬件配置和地址定義見表3；

 

       7） MB+各站的硬件配置和地址定義見表4；

　　應用總結

　　該灌裝系統(tǒng)的控制部分除了采用技術*、性能穩(wěn)定的施耐德工控產品外，還在方案設計、軟件編程等方面得到了施耐德公司相關技術人員的大力支持和配合，系統(tǒng)融合了計算機技術、可編程控制技術、數(shù)據(jù)設定和顯示技術、總線技術、高速計數(shù)技術、傳感器技術和軟件編程技術等，使方案設計*、軟硬件配置合理，項目進展極為順利，各項參數(shù)均達到或超過了用戶驗收標準，尤其是計量精度控制在±0.1%以內（驗收標準為±0.125%），灌裝速度達到了3桶/分鐘·30KG以內。系統(tǒng)經(jīng)過兩個月的試運行后，在現(xiàn)場一次性通過了用戶驗收，現(xiàn)在，該生產線已穩(wěn)定運行了近一年，得到了用戶的充分肯定。