有機(jī)酸是化工、食品等行業(yè)的重要原料，因其單位價(jià)值高、品種規(guī)格繁多，且生產(chǎn)投資巨大，所以對(duì)自動(dòng)灌裝生產(chǎn)線要求較高，國(guó)內(nèi)尚無(wú)此類生產(chǎn)線，從國(guó)外引進(jìn)則需要花費(fèi)幾百萬(wàn)美元以上，因此，國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)既可以節(jié)約外匯，又可以為用戶提供及時(shí)便利的服務(wù)，同時(shí)大大提高企業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化水平。

　　系統(tǒng)工藝描述

　　在我所承接的有機(jī)酸自動(dòng)灌裝生產(chǎn)線項(xiàng)目中，用戶的產(chǎn)品品種有三種（1#、2#、3#），每個(gè)品種的計(jì)量規(guī)格也有三種（A、B、C），因此組合后將有9種生產(chǎn)規(guī)格，品種規(guī)格多樣使系統(tǒng)配置和功能較為復(fù)雜。有機(jī)酸的特點(diǎn)是：腐蝕性*、產(chǎn)品價(jià)值高、密度不穩(wěn)定、流速壓力也不穩(wěn)定。因此在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，用戶除了對(duì)生產(chǎn)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(guò)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(jī)酸約1.2g/cm3、有機(jī)酸鹽約1.3g/cm3
　　3）物料粘度：有機(jī)酸約50CP、有機(jī)酸鹽約150CP
　　4）進(jìn)料管道進(jìn)口壓力：≥0.2Mpa，波動(dòng)范圍±10%
　　5）灌裝設(shè)備布置面積：1200m2
　　6）系統(tǒng)主要參數(shù)要求如下，見(jiàn)表1
　　7）系統(tǒng)工藝過(guò)程為（以Ⅰ號(hào)線為例）：

　　空桶整理—空桶進(jìn)灌裝工位—檢測(cè)定位—灌裝頭下降—灌裝閥打開(kāi)—開(kāi)始灌裝—質(zhì)量計(jì)量—到達(dá)90%×（設(shè)定值-補(bǔ)償值）—調(diào)節(jié)閥節(jié)流變小—到達(dá)100%×（設(shè)定值-補(bǔ)償值）—灌裝閥關(guān)閉—真空吸附—滿桶出灌裝工位—轉(zhuǎn)向—掛蓋—旋蓋—貼標(biāo)—碼垛—纏繞—成品輸出

　　功能要求

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

　　2） Ⅰ號(hào)灌裝線和Ⅱ號(hào)灌裝線既可獨(dú)立運(yùn)行也可同時(shí)運(yùn)行。但Ⅱ號(hào)灌裝線每次只能進(jìn)行一種規(guī)格（250KG或1200KG）的生產(chǎn)。整條生產(chǎn)線的運(yùn)行組合方式有Ⅰ、Ⅰ+Ⅱ、Ⅱ等共三種；Ⅰ線有3個(gè)灌裝工位（1A、1B、1C），每個(gè)灌裝工位須同時(shí)灌裝3個(gè)桶（分別對(duì)應(yīng)3個(gè)流量計(jì)）；Ⅱ線有6個(gè)灌裝工位（2A、2B、2C、3A、3B、3C），每次也只能選擇其中1個(gè)灌裝工位進(jìn)行工作（其中2A和3A工位共用1個(gè)流量計(jì)，2B和3B工位共用1個(gè)流量計(jì)……），而2A、2B和2C（250KG規(guī)格）均以4個(gè)桶為1組放在托盤(pán)上，該4個(gè)桶使用1臺(tái)流量計(jì)，灌裝過(guò)程為：第1桶灌裝結(jié)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(gè)桶；

　　3） 當(dāng)整條生產(chǎn)線的運(yùn)行方式為Ⅰ+Ⅱ時(shí)，為節(jié)約設(shè)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(jìn)入公用工位時(shí)，須編制程序進(jìn)行避讓；

　　4）  方便的數(shù)據(jù)設(shè)定和顯示：一次灌裝量（65%~99%）、zui終設(shè)定值（100%）、補(bǔ)償量（防止過(guò)沖量、可任意調(diào)整）、合格判定區(qū)間設(shè)定、合格品計(jì)數(shù)、不合格品計(jì)數(shù)、總產(chǎn)量（桶數(shù)）、總灌裝量（重量）、瞬時(shí)流量上（下）限報(bào)警設(shè)定及顯示；

　　5） 為方便調(diào)試和維護(hù)，在每臺(tái)輸送機(jī)旁均配現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)啟動(dòng)/停止開(kāi)關(guān)；
　　6） 在PLC柜門(mén)上、現(xiàn)場(chǎng)、各人機(jī)界面上等均設(shè)有急停開(kāi)關(guān)，方便操作人員在現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)區(qū)域以zui快的速度停車；

　　7） 程序運(yùn)行，必須先選擇“灌裝工位”，后選擇“自動(dòng)”時(shí)有效，并開(kāi)始運(yùn)行，反之無(wú)效；

　　8） 在車間顯著位置，設(shè)立報(bào)警燈及“啟動(dòng)預(yù)備”聲光提示，“啟動(dòng)預(yù)備”聲光提示是從選擇了“灌裝工位”開(kāi)始至選擇“自動(dòng)”結(jié)束，聲光提示為斷續(xù)音，報(bào)警聲光為連續(xù)音；

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

　　10） “灌裝按鍵”、狀態(tài)及設(shè)備故障指示設(shè)在人機(jī)界面上，灌裝過(guò)程中有文字提示，自動(dòng)灌裝結(jié)束后，復(fù)位“開(kāi)始灌裝”按鍵，灌裝過(guò)程中，如需中止，可按下“手動(dòng)停止灌裝”按鍵；

　　11） 防滴漏設(shè)計(jì)：灌裝完畢后，殘留在灌裝頭表面的粘性物料要經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間才能流盡，如果滴到容器外，就會(huì)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(wú)滴漏。

      系統(tǒng)組成和控制方案

　　控制系統(tǒng)組成（見(jiàn)圖1）

控制方案說(shuō)明

　　為盡可能減少現(xiàn)場(chǎng)布線，使系統(tǒng)更合理，功能更完備，操作更方便，在PLC1處設(shè)立一個(gè)MB+主站，在生產(chǎn)線上輸入輸出設(shè)備較為集中的地方設(shè)立幾個(gè)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?jī)x表和模擬量數(shù)據(jù)采集計(jì)算，將無(wú)法達(dá)到使用要求，因此，在方案設(shè)計(jì)上除了選用上的質(zhì)量流量計(jì)作為測(cè)量?jī)x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(chǎn)品作為主控制器；為快速采集12臺(tái)質(zhì)量流量計(jì)的頻率輸出脈沖，又配置了三個(gè)高速計(jì)數(shù)模塊（5通道/模塊，100kHz），其采集速度快，硬件配置簡(jiǎn)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(jìn)行液位和壓力調(diào)整，使之保持在一個(gè)較為恒定的區(qū)域，另一方面利用質(zhì)量流量計(jì)的模擬量輸出（4~20mA）可以方便地監(jiān)控管道內(nèi)的瞬時(shí)流量，一旦超過(guò)系統(tǒng)允許的上下限將發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，并進(jìn)行二次調(diào)整。

　　為方便用戶對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)變量進(jìn)行修改，現(xiàn)場(chǎng)共設(shè)有三臺(tái)MAGELIS人機(jī)界面；OP1和OP2屏均可對(duì)整條生產(chǎn)線進(jìn)行操作和顯示，OP1主要用于設(shè)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(bǔ)償量”（防止過(guò)沖量）、合格判定區(qū)間設(shè)定、合格品計(jì)數(shù)、不合格品計(jì)數(shù)、總產(chǎn)量（桶數(shù)）、總灌裝量（重量）、瞬時(shí)流量上（下）限報(bào)警設(shè)定及顯示；OP2主要用于設(shè)定和顯示250KG/1200KG灌裝線的相關(guān)數(shù)據(jù)、其余同OP1；OP3是于貼標(biāo)設(shè)備的數(shù)據(jù)設(shè)定顯示用的，可以進(jìn)行類別、批號(hào)、生產(chǎn)日期、有效期、重量等標(biāo)簽數(shù)據(jù)的修改和顯示；

　　1） 中央控制室內(nèi)PC1對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線及現(xiàn)場(chǎng)部分關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；

　　2） PLC1為QUANTUM-PLC產(chǎn)品，PLC2為MOMENTUM-I/O基板；

　　3） PLC1的配置為（64DI、128DO、12HSC、12AI），1臺(tái)10.4"人機(jī)界面通過(guò)CPU上的MB口相連，同時(shí)CPU還通過(guò)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(tái)10.4"人機(jī)界面（分站6）進(jìn)行連接；

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

　　5） 在PLC1上配置三個(gè)高速計(jì)數(shù)模塊，作為流量計(jì)量用，每個(gè)模塊包括5個(gè)測(cè)量通道；

　　6） PLC 1—QUANTUM硬件配置和地址定義見(jiàn)表3；

 

       7） MB+各站的硬件配置和地址定義見(jiàn)表4；

　　應(yīng)用總結(jié)

　　該灌裝系統(tǒng)的控制部分除了采用技術(shù)*、性能穩(wěn)定的施耐德工控產(chǎn)品外，還在方案設(shè)計(jì)、軟件編程等方面得到了施耐德公司相關(guān)技術(shù)人員的大力支持和配合，系統(tǒng)融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、可編程控制技術(shù)、數(shù)據(jù)設(shè)定和顯示技術(shù)、總線技術(shù)、高速計(jì)數(shù)技術(shù)、傳感器技術(shù)和軟件編程技術(shù)等，使方案設(shè)計(jì)*、軟硬件配置合理，項(xiàng)目進(jìn)展極為順利，各項(xiàng)參數(shù)均達(dá)到或超過(guò)了用戶驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，尤其是計(jì)量精度控制在±0.1%以內(nèi)（驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)為±0.125%），灌裝速度達(dá)到了3桶/分鐘·30KG以內(nèi)。系統(tǒng)經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的試運(yùn)行后，在現(xiàn)場(chǎng)一次性通過(guò)了用戶驗(yàn)收，現(xiàn)在，該生產(chǎn)線已穩(wěn)定運(yùn)行了近一年，得到了用戶的充分肯定。