山東辦-呂泓兵-永宏P(guān)LC應(yīng)用于牛奶無菌灌裝機(jī)

1、 永宏P(guān)LC在牛奶無菌灌裝機(jī)上的應(yīng)用 臺灣永宏電機(jī)-上海范堤商貿(mào)-廈門永陞科技 PAGE 11永宏P(guān)LC在牛奶無菌灌裝機(jī)上的應(yīng)用FATEK PLC application in Milk aseptic filling machine呂泓兵臺灣永宏電機(jī)上海范堤商貿(mào)廈門永陞科技摘要：本文主要闡述了永宏P(guān)LC在牛奶無菌灌裝機(jī)（OEM客戶名稱：青島元泰機(jī)械設(shè)備有限公司）中的應(yīng)用，該設(shè)備關(guān)鍵工位采用伺服驅(qū)動控制，對色標(biāo)信號進(jìn)行快速抓取，定位精度要求較高，調(diào)速更穩(wěn)定，深受客戶肯定。關(guān)鍵詞：永宏P(guān)LC、牛奶無菌灌裝機(jī)Abstract：This paper mainly describes the appl

2、ication ofFATEK PLC in door hinge machine(OEM customer name:Qingdao yuan tai equipment Co.,Ltd) Key words: FATEK PLC、Milk aseptic filling machine1 行業(yè)介紹 主要用于果汁，果醬和果漿等流體食品的無菌包裝，常與無菌機(jī)直接相連，可以把經(jīng)過UHT殺菌后的產(chǎn)品直接灌裝在無菌袋中，無菌袋是鋁塑復(fù)合多層袋，能夠有效的隔絕陽光及氧氣，最大限度的保證產(chǎn)品品質(zhì)。 圖1-1 牛奶無菌灌裝機(jī) 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2.1 方案背景目前市場上的牛奶無菌灌裝機(jī)使用的控制系統(tǒng)方案大部

3、分都是PLC+HMI+伺服驅(qū)動+變頻器，其中PLC使用比較多的品牌有歐姆龍、三菱、西門子、臺達(dá)、LS，人機(jī)界面使用比較多的有威綸、昆侖通、臺達(dá)等，變頻器一般使用歐姆龍、英威騰、易能等；由于永宏P(guān)LC與人機(jī)界面相較于其它品牌具有較高的性價(jià)比，并能提供更好的其它成套產(chǎn)品，對客戶具有較高的吸引力，牛奶無菌灌裝機(jī)系統(tǒng)方案如下表2-1所示：系統(tǒng)方案控制器PLC人機(jī)界面HMI變頻器INV伺服系統(tǒng)方案一歐姆龍歐姆龍歐姆龍松下方案二三菱威綸通英威騰松下方案三臺達(dá)臺達(dá)臺達(dá)臺達(dá)方案四永宏永宏易能松下 表2-1 牛奶無菌灌裝機(jī)系統(tǒng)方案2.2 客戶需求 根據(jù)客戶要求，牛奶無菌灌裝線包裝牛奶無菌灌裝設(shè)備及超高溫殺菌系統(tǒng)

4、、排包檢測系統(tǒng)三個部分組成，殺菌系統(tǒng)用熱電阻采集溫度經(jīng)由溫度模塊FBS-6RTD處理給到PLC主機(jī)，控制電動閥，達(dá)到精確控溫，灌裝設(shè)備比較繁瑣，主要由兩臺步進(jìn)電機(jī)拖動包材，經(jīng)過無菌處理送到成型機(jī)構(gòu)，成型機(jī)構(gòu)的升降靠電動缸控制，電動缸由伺服控制，驅(qū)動缸體精確定位，在指定的位置作出規(guī)定的動作；排包檢測主要是將成型后的合格產(chǎn)品輸出，不合格產(chǎn)品剔除；具體要求如下表2-2所示：要求一系統(tǒng)安全操作要做好要求二包裝成型速度可調(diào)（單管最高可達(dá)3600包/時）要求三各原材料（包紙、PE條等）傳輸故障報(bào)警要求四灌裝液位手動可控要求五色標(biāo)檢測要準(zhǔn)確快速可靠要求六斷紙接紙點(diǎn)檢測要求七方便調(diào)試 表2-2 牛奶無菌灌裝機(jī)

5、具體功能要求2.3 解決方案 根據(jù)客戶要求及設(shè)備的工藝、動作流程，該方案可分為系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)包括流程控制、I/O配置和程序設(shè)計(jì)等三部分，牛奶無菌灌裝機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)如下表2-3，實(shí)物圖如下圖2-1所示：設(shè)計(jì)參數(shù)控制系統(tǒng)永宏P(guān)LC操作界面永宏HMI驅(qū)動系統(tǒng)伺服系統(tǒng)/變頻器/步進(jìn)工作效率3600包/時工作環(huán)境溫度5-40/濕度20-90工作電源AC220V 50HZ表2-3 牛奶無菌灌裝機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)圖2-1 牛奶無菌灌裝機(jī)效果圖 基于上述要求，繪制牛奶無菌灌裝機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)如下圖2-2，本方案采用永宏高功能型主機(jī)FBs-MAT系列PLC作為控制核心，主要控制設(shè)備的整體動作流程（包括與變頻器的

6、通訊控制），驅(qū)動采用變頻器與伺服、步進(jìn)驅(qū)動作為動力核心，為傳動機(jī)構(gòu)的動作流程提供動力，上位機(jī)采用永宏經(jīng)濟(jì)型人機(jī)界面HU系列，提供手/自切換、自動運(yùn)轉(zhuǎn)、手動調(diào)試，并可以根據(jù)實(shí)際工作需要進(jìn)行各種參數(shù)設(shè)置。 圖2-2 牛奶無菌灌裝機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)圖3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 硬件配置牛奶無菌灌裝機(jī)系統(tǒng)硬件由永宏FBs-60MAT2-AC PLC控制器，永宏HU102E-00人機(jī)界面，變頻器，步進(jìn)電機(jī)、光電傳感器等外圍輸入輸出線路組成，系統(tǒng)硬件清單如表3-1，系統(tǒng)硬件配置如下圖3-1所示：硬件明細(xì)表永宏P(guān)LC主機(jī)1臺數(shù)字/模擬量擴(kuò)展3臺永宏觸摸屏1臺變頻器1臺伺服系統(tǒng)1套傳感器16只電磁閥若干氣缸若干電氣部件若

7、干機(jī)械部件若干表3-1 牛奶無菌灌裝機(jī)硬件明細(xì)表圖3-1 牛奶無菌灌裝機(jī)系統(tǒng)硬件配置3.2 機(jī)械結(jié)構(gòu) 牛奶無菌灌裝機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要由成型機(jī)構(gòu)，送紙機(jī)構(gòu)，分揀機(jī)構(gòu)、無菌處理四部件構(gòu)成，成型機(jī)構(gòu)是將送紙機(jī)構(gòu)送過來的筒狀的包材包成型，送紙機(jī)構(gòu)根據(jù)成型機(jī)構(gòu)發(fā)出的指令，銑削部分主要是刀具的裝夾，采用變頻器驅(qū)動，速度可調(diào)整，牛奶無菌灌裝機(jī)整體結(jié)構(gòu)解析如下圖3-2所示：圖3-2 牛奶無菌灌裝機(jī)整理結(jié)構(gòu)解析圖 3.3 電氣控制 牛奶無菌灌裝機(jī)的電氣控制采用永宏FBs-MA系列主機(jī)作為控制核心，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備各動作流程及變頻器的控制，PLC接線原理圖如下圖3-3所示，PLC電氣控制柜接線如下圖3-4所示： 圖3-3

8、 牛奶無菌灌裝機(jī)PLC接線示意圖 圖3-4 牛奶無菌灌裝機(jī)PLC電氣控制柜接線圖 4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 工藝流程牛奶無菌灌裝機(jī)的工藝流程主要是傳動機(jī)構(gòu)的動作配合，銜接到位，必須配合準(zhǔn)確，流程如下： 圖4-1 牛奶無菌灌裝機(jī)工藝流程圖4.3 I/O點(diǎn)配置根據(jù)牛奶無菌灌裝機(jī)的工藝流程及控制流程，進(jìn)行了永宏P(guān)LC程序I/O配置，由于點(diǎn)數(shù)太多，只挑選一部分作參考，輸入點(diǎn)配置如下表4-1所示，輸出點(diǎn)配置如下表4-2所示：PLC輸入點(diǎn)配置編號批注編號批注X0色標(biāo)1X11步進(jìn)拖膜感應(yīng)X1色標(biāo)2X12拖膜感應(yīng)上X8電動缸上行光纖信號X13拖膜感應(yīng)中X9分割器光纖信號X14拖膜感應(yīng)下X10電動缸上限 表4-1

9、PLC輸入點(diǎn)配置PLC輸出點(diǎn)配置編號批注編號批注Y0電動缸脈沖Y11終端2加熱Y1電動缸方向Y12雙氧水加熱Y2步進(jìn)脈沖Y13橫封高頻頭加熱Y3步進(jìn)方向Y14豎封高頻頭加熱Y8接線平臺加熱Y15終端折角Y9PE條加熱Y16橫封下氣缸Y10終端1加熱表4-2 PLC輸出點(diǎn)配置4.4 PLC功能指令應(yīng)用4.4.1 高速脈沖輸出指令 永宏P(guān)LC 高速脈沖輸出指令有專用指令FUN140，采用文字書寫的形式，對伺服命令表格進(jìn)行設(shè)置、規(guī)劃，如下： 圖4-3 PLC高速脈沖輸出指令設(shè)置5 結(jié)論（實(shí)施結(jié)果） 通過在青島元泰公司車間的現(xiàn)場調(diào)試，跟其技術(shù)人員的反復(fù)測試，各項(xiàng)功能要求均達(dá)到客戶滿意效果，尤其是PLC通過高速脈沖控制步進(jìn)的速度，穩(wěn)定性達(dá)到非常高的程序，人機(jī)畫面采