用于啤酒包裝生產(chǎn)現(xiàn)場的滿箱檢驗機控制系統(tǒng)設計

隨著近幾年啤酒行業(yè)的發(fā)展，我國的啤酒產(chǎn)量目前已經(jīng)居全球第一。這幾年國產(chǎn)的干包裝設備像裝箱機、紙箱包裝機、塑料熱縮膜包裝機已經(jīng)在啤酒生產(chǎn)線上廣泛的使用。隨著這些設備的使用現(xiàn)場也出現(xiàn)了一些相關的問題，例如包裝后的產(chǎn)品數(shù)量不足的問題。為了解決這一問題，筆者消化吸收目前國際上的檢測模式，結合我國啤酒行業(yè)的特點，給廠家設計了一套經(jīng)濟實用的滿箱檢測控制系統(tǒng)。

1. 滿箱檢測技術的應用現(xiàn)狀

目前國內(nèi)啤酒生產(chǎn)廠家主要是應用國外公司的滿箱檢測設備如德國HEUFT公司的LOGIC系列滿箱檢驗機等。由于國外產(chǎn)品的價格及維護費用較高，因此就限制了其在中小企業(yè)的應用，中小企業(yè)一般安排專職人員進行檢查，費時費力；而國內(nèi)做這種檢測設備的廠家很少，因此開發(fā)一套經(jīng)濟適用的滿箱檢測系統(tǒng)在國內(nèi)有比較大的市場，也有利于降低企業(yè)的運營成本。

2. 設計思想和原則

（1）先進性：系統(tǒng)建立在充分了解國內(nèi)外滿箱檢測技術的發(fā)展動態(tài)，吸收其經(jīng)驗和成果的基礎上進行方案設計，使系統(tǒng)的技術性能和水平具有明顯的先進性。

（2）可靠性：系統(tǒng)運行安全可靠，性能穩(wěn)定，可以在惡劣環(huán)境中長期穩(wěn)定工作。

（3）擴展性：系統(tǒng)的設計容量要足夠大，滿足系統(tǒng)今后擴展的需要。

（4）經(jīng)濟性：系統(tǒng)的造價經(jīng)濟合理，性能價格比高。

（5）操作維護方便性：在軟件方面要求界面友好，操作簡便，在硬件方面要求維護檢修方便。

系統(tǒng)完成后，可達到如下目的：

（1）能夠在箱子運動的過程中準確的檢測到缺瓶箱，并能夠檢測開箱和封箱的產(chǎn)品。

（2）能夠檢測多種箱型。在實際生產(chǎn)過程中主要有以下四種箱型：3×4、4×3、5×4及6×4四種箱型。為了使我們的滿箱檢測設備能夠適應絕大多數(shù)的工作，設備應該能夠在不同箱型下工作。

（3）能夠精確的測量缺瓶箱的運動距離，使剔除器能夠迅速無誤的將缺瓶箱剔除。

（4）具有報警功能。能夠在工人操作有誤或設備產(chǎn)生故障時發(fā)出報警，從而能夠及時的排除故障。

3. 系統(tǒng)結構和組成

滿箱檢測控制系統(tǒng)部分的硬件我們選擇如下：

（1）PLC部分：選擇SIEMENS的S7-200PLC CPU224；S7-200共14個輸入點10個輸出點；滿箱檢測所需輸入點為12個，輸出點是5個；因此S7-200能夠充分滿足，設備控制的要求。

（2）操作面板TD200：為了能夠實現(xiàn)箱型選擇和顯示已檢測箱子的信息，我們選擇SIEMENS的TD200操作面板。我們可以通過操作面板很容易的查看和修改有關信息。

（3）觸發(fā)器部分：觸發(fā)器選擇OMRON的傳感器，分前觸發(fā)器和后觸發(fā)器共兩個。

（4）檢測傳感器：在開箱進行檢測時選用BANNER公司的傳感器6只，封箱檢測時選用倍加福公司的傳感器6只進行檢測。

（5）旋轉編碼器：為了精確測量缺瓶箱通過的距離，以便準確無誤的剔除缺瓶箱，我們選用歐姆龍公司德旋轉編碼器來測量缺瓶箱通過的距離。

滿箱檢測硬件結構圖

圖 1

5.系統(tǒng)軟件部分

軟件部分是實現(xiàn)滿箱檢測功能的關鍵部分。

軟件的基本功能如下：

（1）編制的軟件應該能夠配合硬件準確無誤的檢測到滿箱和缺瓶箱，并能夠準確的將缺瓶箱剔除；

（2）操作人員能夠在TD200上查看已檢測的箱子的信息，能夠查看檢測的總箱數(shù)、滿箱數(shù)及缺瓶箱數(shù)；能夠設定多種箱型；能夠在連續(xù)出現(xiàn)缺瓶箱數(shù)大于設定最多連續(xù)缺瓶箱數(shù)后，自動停止檢測，以便操作人員能夠及時檢查設備，排除可能存在的故障。

（3）能夠在設備工作異常時產(chǎn)生相應的報警。

軟件實現(xiàn)是通過S7-200的專用編程軟MicroWIN件來實現(xiàn)。

軟件按照模塊化結構進行設計，以便達到較強的移植性以及今后的功能擴展。程序是按照以下幾個部分來實現(xiàn)上述功能的。

（1）初始化部分：確定通訊方式、高速計數(shù)器工作方式的選擇、TD200功能鍵的初始化

（2）TD200部分：通過對消息使能位的置1和清零來控制有關信息的顯示和修改確認。有關信息的修改均需要用戶輸入密碼，以防止非法用戶對信息修改，保證檢測的準確進行。

（3）檢測部分：程序通過從TD200接受的信息判斷當前的箱型，從觸發(fā)器和光電傳感器讀取的信息判斷當前箱子的有關信息，并經(jīng)過相關處理來判斷是否是滿箱。并對箱數(shù)、滿箱數(shù)及缺瓶箱進行計數(shù)。當檢測到缺瓶箱時，激活高速計數(shù)器，高速計數(shù)器對來自旋轉編碼器的脈沖信號進行計數(shù)，判斷其當前位置，到達剔除器位置時剔除器動作，剔除缺瓶箱。同時能夠判斷是否是連續(xù)出現(xiàn)缺瓶箱并能對連續(xù)出現(xiàn)的缺瓶箱計數(shù)，超過設定的最大連續(xù)缺瓶箱數(shù)時，自動停止檢測并報警，通知操作人員進行檢查。

滿箱檢測控制系統(tǒng)軟件部分流程圖如下

6.結束語

目前該滿箱檢測設備已應用于啤酒包裝生產(chǎn)現(xiàn)場，目前系統(tǒng)運行良好，其高達99.9％的檢驗準確率，及快速的檢測和剔除功能使其大大提高了包裝設備的生產(chǎn)效率；同時也使原專職檢測人員得以解放，減輕了勞動強度，受到廠家的歡迎，也為整個啤酒生產(chǎn)過程的優(yōu)化起了重要的推動作用。