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     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，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(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。該有機(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－開始灌裝－質(zhì)量計(jì)量－到達(dá)90％×(沒定值－補(bǔ)償值)－調(diào)節(jié)閥節(jié)流變?。竭_(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 
   8)Ⅱ號(hào)線工藝過(guò)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(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(分別有3個(gè)流量計(jì)對(duì)應(yīng))；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組放在托盤上，該4個(gè)桶使用l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)／停止開關(guān)；
    6)在PLC柜門上、現(xiàn)場(chǎng)、各人機(jī)界面上等均設(shè)立急停開關(guān)．方便操作人員在現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)區(qū)域能以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。  
    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(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1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，我們?cè)诜桨冈O(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(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(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)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(yīng)用總結(jié)  
    該灌裝系統(tǒng)的控制系統(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．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)收技術(shù)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％)，速度達(dá)到了3桶／分鐘·30kg以內(nèi)。整個(gè)生產(chǎn)線經(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，該系統(tǒng)已穩(wěn)定運(yùn)行了近一年得到了用戶(尤其是外方技術(shù)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(dòng)化生產(chǎn)領(lǐng)域的又一次成功應(yīng)用，也為同類項(xiàng)目的推廣提供了有力的保證。