葡萄酒灌装线的适应性改造

◎ 李永锋

（中国长城葡萄酒有限公司，河北 张家口 075400）

葡萄酒灌装过程中，通常使用的是两种通用瓶型，即莱茵瓶、波尔多瓶。作为葡萄酒原产地的欧洲，葡萄酒生产历史悠久，市场销售的葡萄酒品种多种多样，个性化定制比较强，因此也会有各种样式的灌装酒瓶。随着我国葡萄酒消费市场的打开，进口葡萄酒品种多样化，国内也逐渐出现了各种样式的灌装酒瓶。各大葡萄酒生产厂家随即开发各种新产品，来吸引国内的消费用户，提高自己品牌的知名度和销售量。通常，国内生产葡萄酒厂家灌装生产线主要以莱茵瓶、波尔多瓶、勃艮第瓶为主。中国长城葡萄酒作为国内葡萄酒行业的领军企业，灌装生产线均为国外进口，主要生产任务也集中在这几种葡萄酒瓶型上。

1 长城葡萄酒灌装线存在的问题

为了适应市场发展，公司开发出一款新产品——天赋系列葡萄酒，市场反应良好，该品种使用的是锥形瓶。由于是新开发产品，没有进行大规模生产，只是在公司精品车间少量灌装。上市后，销售量越来越多，需要对此产品规模生产。由于是刚开发的新产品，小规模灌装，产量不大，车间生产过程中，手工干预比较多，很多工序采用人工操作。精品车间灌装生产线速度较低，每小时产量3 000瓶，日均产量低，不能满足日益增长的市场需求。为了满足市场的大量需求，公司决定将该款产品转移至高速线进行生产。高速生产线，目前只能生产莱茵瓶、波尔多瓶、勃艮第瓶这几种通用瓶型。天赋产品锥形瓶的形状导致它不能适应目前高速生产线上的生产方式，需要对整条生产线进行改造，以适应锥形瓶的特点。

2 长城葡萄酒灌装线的改造

前期，在低速生产线上生产天赋产品，笔者积累了一些数据。锥形瓶，上粗下细，在传送带上不能堆积，只要堆积超过一定数量，就会发生倒瓶现象。如何让通用瓶型的生产线适应新瓶子，成为摆在人们面前的一个问题。经过数据调查及现场试验，笔者设计了一套改造方案，让生产线可以适应锥形瓶进行生产。改造方案需要重新设计整条生产线输送链道的控制流程，以及各道工序单台设备运行与生产线输送链道的匹配，同时还需要兼顾通用瓶型与特殊瓶型转产的切换。经过对设备现场试验，设计了控制程序，采用西门子S7-300PLC来完成对设备及生产线的程序控制。控制方案既要满足现有锥形瓶生产需求，也要适应原有的控制方式进行普通瓶型高速生产，两种生产方式控制的切换要简单可靠，防止误操作。通过加装PLC控制及输送链道上的各种传感器，锥形瓶在链道上的输送问题得以解决。下面就开始着手解决机器装箱的问题了。通过数据监控，发现该条生产线的效率一直不能有效提升，主要的瓶颈在装箱机。即使该设备正常运转，无故障停机，该条生产线的效率也无法进一步提高。装箱机为意大利进口设备，原始设计能力为一次装3箱，设计速度为8 000瓶/h。灌装机的最大允许速度为12 000瓶/h。为了提高单机运行效率，需对装箱机进行改造，将装箱机改装为一次装4箱，这样改造后，全速运转时速度可以达到10 400瓶/h。对整条生产线的生产能力的提高起到关键作用。方案定好后，进行设备改造。装箱机的主体框架不改动，只是对进箱、进瓶方式及抓头进行改造。①对进箱链道进行改造。加装转向器，将箱子旋转90°，这样可以对应装箱机抓头改造，装完酒的箱子再进行一次转向，将箱子恢复为横向输送。②对装箱机的进瓶方式进行改造。装箱机的进瓶方向由原来的后方进瓶方式，改造为侧向进瓶方式。拆除原有的后方进瓶平台，将装箱机侧面挡板拆除，连接三条整体输送链道。每条输送链道之间用护栏分隔，保证瓶子之间不会发生剐蹭，防止损坏商标。输送链道顶端安装监测光电控制信号，当瓶子输送至链道顶端后，链道速度降低，防止瓶子发生冲撞剐蹭，同时防止瓶子挤压发生倾斜，导致上方装箱机抓头无法正对瓶子。③对装箱机抓头进行改造。原有的三组抓头改造为四组抓头，这样一次抓瓶周期可以从装3箱变为装4箱。经过改造，装箱机的速度可提高30%。在改造进瓶方式的过程中，需要将原有的进瓶平台上的满瓶子监测信号与后加的输送链道进行匹配。为了实现该功能，加装了两组光电开关对输送链道及装箱机进行控制。要查看第一组光电开关监测瓶子是否走到顶端，第二组光电开关监测瓶子是否整齐排列，只有两组光电开关的信号同时满足，装箱机抓头才可以动作抓瓶装箱。

3 长城葡萄酒灌装线改造后的成效

改造完成后，设备运行稳定，能力提升30%的目标得以实现。抓头的改造主要是由原来的一次装3箱改变为装4箱。为了实现这一目标，对抓头进行设计改造。将抓头设计为24个气囊头。抓完瓶子后，在上升过程中，对抓头进行控制，保证每瓶之间的间隙适应竖排的箱子。在整条生产线的改造中，为了适应锥形瓶的特点，需要将每台设备前端的堆积量进行控制，保证只能堆积很少的几个瓶子，防止倒瓶。只要设备进口前堆积达到临界值，就会对PLC发出指令信号，控制本段输送链道降速，同时对上一工序设备发出关联信号，对设备进行控制，停止进瓶。以此类推，直到上瓶提升机停止，整条输送链道就会停止。当装箱机开动后，进瓶处堆积量减少，输送链道开始启动，同时对上一工序设备发出关联信号，上一段工序的设备自动开启。以此类推，直到整条生产线全部开动。当装箱机出口发生堆积时，此时装箱机也会自动停止装箱，堆积的信号会发送给PLC，PLC接受到堆积信号后，依次对输送链道及上一台设备发出关联信号，控制上一段工序的设备及输送链道降速停机，直到装箱机出口堆积信号解除，设备恢复启动。整个控制系统对生产线的控制全部集中在S7-300 PLC上进行。在灌装机的操作面板上加装选择开关，对整套系统进行切换，当选择灌装锥形瓶的时候，所有链道及设备启停均会受到新加装的PLC控制程序的控制，部分输送链道会以较低的速度运行，防止链道速度过快，瓶子发生倾倒。当选择正常瓶型的时候，所有链道及设备的自动启停会按照原有设计的速度及控制进行。链道始终处于高速运转状态，提高该瓶型的生产效率。

4 结语

在整个系统改造过程中，对原有生产线的控制进行了梳理，优化了控制程序，使得设备与设备间输送链道的连续性运转控制达到完美衔接。在提高生产效率上，针对瓶颈设备进行了创新改造，通过改进装箱方式，将单台设备运行效率提升30%。两种生产方式的切换简单迅速，方便操作工更换瓶型，有利于生产效率的提升。装箱机抓头部分的设计结构简单可靠，运行稳定，已经申请发明专利，处于国内领先地位。经过改造后，设备运行稳定，锥形瓶的生产效率得到提高。没有改造前，每小时产量只能达到3 000瓶，改造后，设备可以稳定运行在8 000瓶/h，效率提升显著。这也为其他生产厂家改造普通瓶型生产线提供了可靠的理论基础和实际操作经验。