高精度电子定量灌装机控制系统软件设计

王海珠 鲁庆东 宫涛

摘 要：本文简要介绍高精度电子定量灌装机的系统软件设计，主要介绍了灌装机的灌装流程，I/O分配，灌装流程控制程序设计，灌装容量控制程序设计，输瓶机控制程序设计，升降控制程序设计，计数程序设计，报警程序设计。灌装机数据可以与上层云服务器交互，实现网络化。

关键词：灌装机;PLC

黨的十九大以来，以习近平同志为核心的党中央提出关于制造强国战略重要论述，推动制造大国向制造强国转变。国务院《高端装备制造业发展规划》提出，高端装备制造业作为决定着整个产业链综合竞争力的战略性新兴产业，是我国抢占未来经济和科技发展制高点的战略选择。《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网指导意见》提出，加快发展先进制造业，推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合要求的重大举措。

酒都宜宾有以五粮液为龙头的数百家酒企，临近的泸州也是我国著名的酒城，离茅台镇也较近，酒企对灌装机需求较大，本文主要介绍灌装机灌装流程，系统软件控制，控制算法及程序。

1 灌装流程分析

灌装机灌装工艺主要有升降控制，灌装控制，进液控制，容量控制，输瓶线控制，在我国酒文化中，瓶子是企业文化的载体，也是酒文化的载体，每个厂家的瓶子都不尽相同，同一厂家也有系列酒，瓶型也不同，灌装机能根据不同的瓶型，调节高度。目前白酒灌装车间以半自动化为主，灌装根据企业实际情况能进行动态产量调节，所以灌装及对应的输瓶线需要能调节速度，以适应产量要求。目前国内白酒企业灌装线上多采用半自动洗瓶机，洗瓶完成后需要将空瓶摆放到输瓶线上，当空瓶到达灌装机内，进瓶检测传感器检测到有空瓶进入时，分配到对应的灌装头进行灌装，灌装完成后，出瓶检测传感器检测到瓶子时，记录产量并继续灌装。灌装机液箱内的传感器能实时检测液位，控制进液阀开闭，量筒内的液位传感器测量量筒内液位，从而控制灌装容量。

2 人机交互界面设计

根据工艺分析，我们采用触摸屏实现人机交互。主界面如图1所示，由产量相关标签、指示灯、相关控制按钮组成，可以实时显示与调节系统当前运行状况下的产量信息、装瓶数目、灌装容量以及工作液位等信息。

其它界面在此不再赘述。

3 编程资源分配

根据需求分析和已有触摸屏画面，将编程资源进行分配，分配如下表所示：

4 控制模型的建立与编程

在灌装机电控柜中，根据需求分析及前期经验：

（1）根据客户的给定的产量信号来控制输瓶机的运行速度。

（2）能准确测量量筒中的液位高度，计算量筒中液体体积，通关灌装容量计算和容量调节达到精确灌装的目的。

（3）能根据进瓶检测、出瓶检测、进瓶定位传感器的信号，正确打开或关闭进液阀，灌装阀，准确灌装。

（4）能根据瓶型调整灌装机升级系统的高度，能按照客户输出的数据，正确调整升降系统高度，使输瓶机、酒瓶、灌装头精密配合实现准确灌装。

根据以上需求建立控制模型如图2所示。

工作时，当检测到瓶子进入灌装机，进瓶定位信号启动计数，3个定位信号后，看根据进瓶检测信号确定实际进入瓶子的个数，停止输瓶机，导向气缸工作，定位瓶子，灌装阀打开进行单瓶灌装，双瓶灌装或3瓶灌装。灌装完毕，出瓶检测有信号时，计数器清零。液位由磁致液位传感器采集，由此进行容量控制。在生产线更换瓶型或灌装容量时，需要对灌装容量进行容量调节以达到精确灌装的目的。

液位高度是模拟量信号，由磁致液位传感器采集，采集的信号经过变送器转换为标准信号，可以将液位作为控制指标，也可以将其乘以底面积得到液体体积来进行控制，为了减小累计误差，项目中使用液位控制。液位高度由HMI设定，每次进液后，液位高度到达了设定的液位高度，进液完成。

液位高度0-317，经过A/D转换后，与PLC中设定的液位高度进行比较。转换时，0-317转换为标准的0-20mA电流信号，它们成线性关系，根据模拟输入信号可以对应计算出高度。

液位高度用HA表示，最大高度用Ham表示，最小值用Ha0表示，对应数字量用D、Dm、D0表示。则：

Ha=（D-D0）×（Ham-Ha0）/（Dm-D0）+Ha0

液位高度与设定高度相同时，停止进液。

根据以上控制模型进行软件的详细设计和编程。

3 结束语

电子电量灌装机软件设计达到计划要求，能稳定运行，充分说明了算法的合理性。

参考文献：

[1] 鲁庆东.白酒包装生产线电气控制系统设计：硕士论文.

[2] 鲁庆东 陈琪主编.自动化生产线安装调试维护与维修 机械工业出版社 2015.09.

作者简介：

王海珠（1983.08）女，汉，吉林，松原，硕士学位，宜宾职业技术学院 讲师，研究方向：机械设计，无人机。

项目：宜宾职业技术学院科研项目《基于工业机器人高速灌装线上瓶机研制》编号ybzysc17-01.

（宜宾职业技术学院  宜宾 644003）