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     有機酸是化工、食品等行業(yè)的重要原料．因其單位價值高、品種規(guī)格繁多，且生產(chǎn)投資巨大，所以對自動灌裝生產(chǎn)線要求較高．國內(nèi)尚無此類生產(chǎn)線，從國外引進則需要花費幾百萬美元以上。因此，國內(nèi)開發(fā)既可以節(jié)約外匯，又可以為用戶提供及時便利的服務，同時大大提高企業(yè)生產(chǎn)的自動化水平，都有著十分重要的意義。

    1、系統(tǒng)工藝描述  
    在我所承接的有機酸自動灌裝生產(chǎn)線項目中，用戶的產(chǎn)品品種有三種(1#、2#、3#)，每個品種的計量規(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)配置和功能較為復雜。該有機酸的特點是：腐蝕性*、產(chǎn)品價值高、密度不穩(wěn)定、流速壓力也不穩(wěn)定。因此在設計和制造過程中．用戶除了對生產(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：有機酸約1.2g/cm3、有機酸鹽約1.3g／cm3   
    3)物料粘度：有機酸約50CP、有機酸鹽約150CP  
    4)進料管道進口壓力：≥0.2MPa，波動范圍：±10％ 
    5)灌裝設備布置面積：1200m2 
    6)系統(tǒng)主要參數(shù)要求如下，見表1 
     
  
    7)系統(tǒng)工藝過程為(以I號線為例)：
    空桶整理－空桶進灌裝工位－檢測定位－灌裝頭下降－灌裝閥打開－開始灌裝－質(zhì)量計量－到達90％×(沒定值－補償值)－調(diào)節(jié)閥節(jié)流變?。竭_100％×(設定值－補償值)－灌裝閥關閉－真空吸附－滿桶出灌裝工位－轉(zhuǎn)向－掛蓋－旋蓋－貼標－碼垛－纏繞－成品輸出 
   8)Ⅱ號線工藝過程(略)  
   2、控制內(nèi)容及功能要求
    2.1控制內(nèi)容，見表2
      
   
    2.2功能要求 
    1)本生產(chǎn)線包括：I號灌裝線(適用30kg灌裝)、Ⅱ號灌裝線(適用250kg或1200kg灌裝)；  
    2)I號灌裝線和Ⅱ號灌裝線既可獨立運行、也可同時運行。但Ⅱ號灌裝線每次只能進行一種規(guī)格(250kg或1200kg)的生產(chǎn)。整條生產(chǎn)線的運行組合方式有I、I＋Ⅱ、Ⅱ等共三種；I線有3個灌裝工位(1A、1B、1C)，每個灌裝工位須同時灌裝3個桶(分別有3個流量計對應)；Ⅱ線有6個灌裝工位(2A、2B、2C、3A、3B、3C)，每次也只能選擇其中1個灌裝工位進行工作(其中2A和3A工位共用1個流量計．2B和3B工位共用1個流量計……)，而2A、2B和2C(250kg規(guī)格)均以4個桶為1組放在托盤上，該4個桶使用l臺流量計，灌裝過程為：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個桶：
    3)當整條生產(chǎn)線的運行方式為I＋Ⅱ時，為節(jié)約設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，因此在進入公用工位時，須編制程序進行避讓：
    4)方便的數(shù)據(jù)設定和顯示：一次灌裝量(65～99％)、zui終設定值(100％)、補償量(防止過沖量、可任意調(diào)整)、合格判定區(qū)間設定、合格品計數(shù)、不合格品計數(shù)、總產(chǎn)量(桶數(shù))、總灌裝量(重量)、瞬時流量上(下)限報警設定及顯示：
    5)為方便調(diào)試和維護，在每臺輸送機旁均配現(xiàn)場手動啟動／停止開關；
    6)在PLC柜門上、現(xiàn)場、各人機界面上等均設立急停開關．方便操作人員在現(xiàn)場的各個區(qū)域能以zui快的速度停車：  
    7)程序運行，必須先選擇“灌裝工位”．后選擇“自動”時有效．并開始運行，反之無效；  
    8)在車間顯著位置，設立報警燈及“啟動預備”聲光提示，“啟動預備”聲光提示是從選擇了“灌裝工位”開始至選擇“自動”結(jié)束。聲光提示為斷續(xù)音，報警聲光為連續(xù)音： 
    9)流量計包括頻率計數(shù)輸出(FC)和模擬量輸出(FA)，頻率輸出作為累計流量灌裝計量用，模擬量作為瞬時流量上下限報*：
    10)“灌裝按鍵”、狀態(tài)及設備故障指示設在人機界面上，灌裝過程中有文字提示，自動灌裝結(jié)束后，復位“開始灌裝”按鍵，灌裝過程中，如需中止，可按下“手動停止灌裝”按鍵：  
    11)防滴漏設計：灌裝完畢后，殘留在灌裝頭表面的粘性物料要經(jīng)過一定的時間才能流盡，如果滴到容器外，就會造成污染，本灌裝系統(tǒng)采用真空發(fā)生器回吸系統(tǒng)可確保無滴漏。  
    3、系統(tǒng)組成和控制方案
    3.1控制系統(tǒng)組成，見圖1   
   
    3.2控制方案說明  
    為盡可能減少現(xiàn)場布線，使系統(tǒng)更合理，功能更完備，操作更方便，在PLC1處設立一個MB+主站，在生產(chǎn)線上輸入輸出設備較為集中的地方設立幾個MB+分站，如1圖。    
    由于系統(tǒng)的灌裝精度要求*，如果采用一般的流量儀表和模擬量數(shù)據(jù)采集計算。將無法達到使用要求，因此，我們在方案設計上除了選用上的質(zhì)量流量計作為測量儀表外，還在數(shù)據(jù)采集和控制終端上采用了上的施耐德公司的QUANTUM系列產(chǎn)品作為主控制器；為快速采集12臺質(zhì)量流量計的頻率輸出脈沖．又配置了三個高速計數(shù)模塊(5通道／模塊，100kHz)，其采集速度快，硬件配置簡單、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行液位和壓力調(diào)整．使之保持在一個較為恒定的區(qū)域，另一方面利用質(zhì)量流量計的模擬量輸出(4～20mA)可以方便地監(jiān)控管道內(nèi)的瞬時流量，一旦超過系統(tǒng)允許的上下限將發(fā)出聲光報警信號，并進行二次調(diào)整。  
    為方便用戶對現(xiàn)場的數(shù)據(jù)變量進行修改．現(xiàn)場共設有三臺MAGELIS人機界面：OP1和OP2屏均可對整條生產(chǎn)線進行操作和顯示，OP1主要用于設定和顯示30kg灌裝線的“工位選擇”、“一次灌裝量”(即約灌裝到zui終灌裝量的約90％的值，可任意修改)、“zui終灌裝量”(100％)、“補償量”(防止過沖量)、合格判定區(qū)間設定、合格品計數(shù)、不合格品計數(shù)、總產(chǎn)量(桶數(shù))、總灌裝量(重量)、瞬時流量上(下)限報警設定及顯示：OP2主要用于設定和顯示250kg／1200kg灌裝線的相關數(shù)據(jù)、其余同OP1，OP3是于貼標設備的數(shù)據(jù)設定顯示用的，可以進行類別、批號、生產(chǎn)日期、有效期、重量等標簽數(shù)據(jù)的修改和顯示：  
    1)中央控制室內(nèi)PC1對整個生產(chǎn)線及現(xiàn)場部分關鍵設備進行實時監(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10.4"人機界面通過CPU上的。MB口相連，同時CPU還通過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10.4"人機界面(分站6)進行連接； 
   4)在PLC1上配置一個16點的模擬量輸入模塊，作為瞬時流量的監(jiān)控：
   5)在PLC1上配置三個高速計數(shù)模塊，作為流量計量用，每個模塊包括5個測量通道： 
   6)PLC1-QUANTUM硬件配置和地址定義見表3：
 
 
7)MB+各站的硬件配置和地址定義見表4： 
     
  
    4、應用總結(jié)  
    該灌裝系統(tǒng)的控制系統(tǒng)融合了計算機技術、可編程控制技術、數(shù)據(jù)設定和顯示技術、總線技術、高速計數(shù)技術、傳感器技術和軟件編程技術等．方案設計*、軟硬件配置合理，項目進展極為順利，各項參數(shù)均達到或超過了用戶驗收技術標準，尤其是計量精度控制在±0.1％以內(nèi)(驗收標準為±0.125％)，速度達到了3桶／分鐘·30kg以內(nèi)。整個生產(chǎn)線經(jīng)過兩個月的試運行后，在現(xiàn)場一次性通過了用戶驗收，現(xiàn)在，該系統(tǒng)已穩(wěn)定運行了近一年得到了用戶(尤其是外方技術人員)的充分肯定。
    該灌裝生產(chǎn)線的研制成功，*，是工控產(chǎn)品在企業(yè)自動化生產(chǎn)領域的又一次成功應用，也為同類項目的推廣提供了有力的保證。