一:引言

自動灌裝機廣泛應用于化妝品,藥品,飲料,奶制品,化學品及家用制品等多個行業,從灌裝方式的方式來分,主要為:容積式、流量式和稱重式。其中電子稱重式國內已大量采用且電子秤精度直接影響灌裝產品精度；而目前由于流量計技術的發展,中等型以上高精度灌裝產品采用質量流量計計量更為合理。

二:灌裝方式

容積式灌裝:工作原理根據灌裝產品的容積與設定容積作比較,在達到一致時,停止灌裝,封瓶。此種類型受環境及產品質量影響較大,溫度將會影響產品體積導致質量受到有一定的偏差,導致灌裝精度；又或產品本身質量問題,在流動過程中產生氣泡從而影響體積,導致精度不準。因此容積式灌裝又分為負壓及常壓灌裝等,其特點主要控制生產環境溫度來控制精度。

流量式灌裝:工作原理是對產品流出管道口徑及產品流出速度控制數據,此精確直接影響灌裝精度,流量式灌裝須裝有控制閥門及流量檢測計。此兩種硬件精度也是控制灌裝精度的關鍵。

稱重式灌裝:工作原理是利用電子稱進行產品稱重與設定重量值比較一致,封瓶,進行下一個灌裝,此種灌裝方式受外界環境影響小,灌裝精度高。

上述三種方式,即要要求高精度又要高效率的灌裝,就是目前控制要求的難點,下面介紹利用西門子PLC控制灌裝實例。

三:生產工藝

四:系統構成及功能

的選擇:西門子224PLC、UniMAT數字量模塊(UN222)、UniMAT(UN231)溫度控制模塊、UniMAT(UN232)模擬量輸入模塊、

數字量輸出模塊用以控制電磁閥及真空閥,溫度控制模塊監控外部環境溫度以控制灌裝精度,模擬量輸入模塊監控灌裝液體流量,模擬量輸出模塊控制轉盤電機速度,CPU直接對流量高速計數。

2. 采用CPU224上的RS485與工控機上連接,利用WINCC組態軟件監控整個生產工藝過程,實時對現場數據記錄及報警功能；且上位機可控制與設備相連的外部器件以備方便維護。

3.其他配件 :質量流量計、控制閥、灌裝頭、三相電機 、變頻器、氣動執行機構、磁感應開關、反射光纖、接近開關及按鈕等。

五: 系統要求及特點

1.系統灌裝精度:主要取決于質量流量計的精度、灌裝速度和系統的穩定程度。

2.過流量控制:灌裝時實際灌裝量肯定大于質量流量計的設定流量,必須通過PLC程序的設定,要求流量計提前發出信號來控制灌裝閥的關閉,從而保證實際灌裝量與質量流量計的設定量一致。

3.流量控制:為了保證灌裝系統的精度,灌裝系統的灌裝速度設計為快慢二檔,流量控制閥通過控制流量大小自動控制灌裝速度的快慢。由于該控制閥的開度精確量不會影響到灌裝精度,使用目前市場上的自動調節閥,既成本昂貴且體積巨大安裝不便又需要增加控制要求,所以流量控制閥采用自行設計的三位蝶閥,即最大開度(完全開啟)、1/3開度(可手工設定和調節)、完全關閉,其優越性突出,性能穩定。

4.防滴漏:灌裝完畢后,殘留在灌裝頭表面的粘性物料要一定的時間才能流盡,這樣物料就會滴到容器外表造成污染,該灌裝系統設計時采用真空發生器回吸系統確保無滴漏。真空發生器抽吸流量大、結構簡單、成本低、真空產生及解除快、安裝維修方便。

5.灌裝頭:灌裝頭的灌裝閥采用自行設計的氣動截至閥,結構簡單、開合迅速、易清洗、密封好,采用氟橡膠密封符合食品級。

六: 系統總結

整條流水線自動化程度高,控制技術先進；采用質量流量計的灌裝速度是電子稱重式的兩倍左右,提高生產效率,達到生產要求；流量計控制精度比電子稱重式更高,且正負偏差可以在上位機上設定；設備簡潔,工作可靠,維修方便,監控實時性強；選擇西門子PLC及UniMAT模塊增強系統穩定性,且可以通過USS通性協議控制變頻器及上位機監控等優點。因此,目前使用PLC控制灌裝技術走在灌裝行業的領先位置。