灌装压盖机电气控制系统

项目七 灌装压盖机电气控制系统

任务1 VVF60/12装瓶压盖机电控系统

本机可用于含CO2气体饮料的装瓶并随发即以皇冠盖封瓶。饮料在装瓶前已抽掉瓶内空气，环形缸（洒缸）又以CO2 气体作背压，所以装瓶后饮料的CO2 含量一会降低，而氧气的吸入得到抑制，因而适合灌装品质较高、保存期较长的饮料。

本机灌装阀数为60，压盖头数为12，额定产量为20000瓶/时。

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一、工作原理：

本机主传动和进、出瓶输送带电机均由同一智能化的变频器3A1进行同步控制，其运行速度可以由n0（5100瓶／时，对应频率为10Hz）开始作无级调节至所需的生产速度。机器的实时运行速度是通过进、出瓶输送带上的瓶流检测开关10SQ1、10SQ2、13SQ5和10SQ3对机器在生产过程的速度进行自动控制。

机器的灌装压盖的整个生产过程，是用日本三菱FX2系列可编程序控制器进行自动控制，机器的工作模式分：调试程序、运转程序及清洗程序三种工作模式，正常生产时应置于运转程序。

当机器处于运转程序时，机器的整个生产过程的动作，将按照可编程序控制器中的程序

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存储器EEPROM的用户程序，自动地依次完成对瓶子的灌装、破瓶喷冲、酒缸回气管喷吹、高压喷射（击泡）、瓶盖搅拌及吹气入盖整个生产过程动作。

机器在生产过程的自动控制，是基于可编程序控制器的移位（左移）控制。其工作原理是：机器运转时带动一扇形金属感应片旋转，其每旋转一圈相当于瓶子移动一个瓶子位置。

此旋转的扇形金属感应片对接近开关14SQ4进行扫描，产生一连串的脉冲信号，此信号便是机器的节拍信号，亦就是移位控制的移位信号。

而移位控制的数据输入信号，就是位于酒缸环上的瓶位检测开关14SQ1对酒阀定中环的金属部分进行检测的感应所产生，而判断有否瓶子在托瓶汽缸上。当有瓶子进人到瓶位检测开关14SQ1感应而面对的托瓶汽缸时，相应的瓶子定中环的金属部分将离开其感应面，故其无输出信号（即输出信号为0），而当无瓶子进入到开关14SQ1感应而面对的托瓶汽缸时，相应的瓶子定中环的金属部分正对其感应面，开关14SQ1便有输出信号（输出信号为１）。

当瓶子进入机器后，瓶位检测开关14SQ1检测到瓶子信号，此信号在开关14SQ4产

生的一连串的移位信号的作用下，将依序向左进行移位，并在某一瓶位处发出信号，去控制相应的电磁阀动作，完成瓶子从灌装到压盖的整个生产动作过程。

注意：在整个灌装过程中，每个瓶都有一个固定的信号，瓶位的状态由瓶位检测开

关14SQ1决定并记忆来，瓶子到了什么位置由14SQ4产生的移位信号决定 ，每一个移位信号相当于瓶子的位置往后移动一个瓶位。直到其移出装瓶压盖机为止。

机器灌装控制进程如下：

1.瓶位检测开关14SQ1检测是否有瓶，并在移位信号的作用下将其移入中间继电器保存，作为灌装过程中的终身标志。

2.抽真空

瓶子在瓶口定中装置的导向下被托瓶气缸升起，瓶口进入酒阀并被瓶口密封胶密封，当真空阀在酒阀运转时被控制导条压入后，酒缸上的真空腔就与瓶子接通了，于是空气被抽出瓶子。整个控制都是由机械控制完成的。

3.充注背压气体

背压控制器装在固定环上，位于真空轨之后，它由一个微型气缸带动滑块作用于酒阀拨轮。

经过大约7个机器脉冲的时间完成抽真空后，当经瓶位检测开关14SQ1检测的瓶位，如果是有瓶标志，即托瓶气缸上面有瓶时，则PLC通过8（电磁阀16YV2）和9（电磁阀

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16YV3）使背压控制器动作，使酒阀拨轮转一个角度提升酒阀的气阀，酒缸上部的背压气体即通过回气管进入瓶内。倘若酒机转动时不需充气。只要将操作柜上背压控制旋钮置于“停”位即可。

气阀拨轮复位，即拨轮被压回气阀杆叉口的中位，此时气阀仍开启，然而一旦碎瓶，酒缸的背压会将气阀及酒阀关闭，避免CO2及液料流出。

4.酒瓶注酒

此段靠机械控制完成。

瓶内的注入气体压力逐渐升高，当压力到达酒缸气体压力时，在酒阀弹簧力的作用下，酒阀开启，啤酒从酒缸流入瓶口，并在反射环的作用下射向瓶壁，沿瓶壁成薄状膜平静下流。瓶内空气则被啤酒所置换从回气管２０回流至酒缸顶部。

5.破瓶喷冲

灌装机是在有压力的状态下进行灌装操作，当有破瓶时，破瓶检测19（14SQ2）发出信号，启动电磁阀10（17YV1），喷吹装置开始冲洗灌装阀，定中环及瓶托板。

6.灌装、关阀、卸压 此段靠机械控制完成。

液面逐渐升高，当升至回气管管口时，进入回气管的则是啤酒，此时瓶内液面不再升高，回气管内的液面快速升高至一定高度，此时瓶内压力处于平衡之中。随后酒阀拨轮被拨转，将气阀及酒阀关闭。当卸压阀被压下后，瓶颈空气通过卸压阀缓慢排至大气中，这样瓶子下降后瓶内啤酒就不会起泡。

7.回气管喷吹

当瓶位运行到进瓶星轮和中间星轮之间（根据机器脉冲来判断），PLC通过控制电磁阀酒缸回气管“关”（16YV5）和酒缸回气管“开”（16YV4）将灌装阀的回气管用酒缸内的气体进行短暂的喷吹。它对于灌酒时过量翻泡有减轻作用。

8.高压喷射

在瓶子灌装机和压盖机的中间，PLC控制电磁阀16YV7进行高压喷射。高压喷射系统将细小的高压水流射入灌了啤酒的瓶内，使瓶颈处产生CO2泡沫，以排走瓶颈处的残留空气减少啤酒瓶内的含气量。

若不需要高压水流可在主操作箱上将其关闭。

二、控制功能：

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1.调试程序（开关10SA1置于“调试”位置）：

调试程序主要是用作瓶位检测开关14SQ1、破瓶检测开关14SQ2安装位置自动寻位校准，以确保机器在生产过程中，从灌装到压盖整个生产过程的有序的自动控制准确进行，以及酒缸和压盖机升降、故障信号灯灯光试验。

（1）瓶位检测开关14SQ1和破瓶检测开关14SQ2安装位置自动寻位校准：

开机前，先将开关14SQ1和14SQ2移动离开感应体（瓶子定中环金属部分），然后开动主机，机器转一圈（一个瓶位）后便自动停下来，此时便可以将瓶位检测开关14SQ1固定在由背压“开”电磁阀后处往后（进瓶方向）数至第８与第７个瓶位之间的中间位置处，并将此开关的感应面对正该位置酒阀的定中环的金属部分，这样便将瓶位检测开关14SQ1自动定位好了。

接着，记下此时开关14SQ1所对应的酒阀编号，重新开动主机使机器运转，经过一个段时间后，机器便自动停止运转，这样就可以将破瓶检测开关14SQ2固定在机器运转前，瓶位检测开关14SQ1所对应的酒阀编号的静止位置处，并将此开关的感应面对正该位置酒阀的定中环的金属部分，开关14SQ2安装位置自动寻位便告完成。

（2）酒缸和压盖机高度调节：

为适应不同高度的瓶子灌装的需要，设置了酒缸和压盖机自动升降装置。

操作时，将位于控制箱背后处的插头6ⅹP1插入位于酒缸顶部的插座6ⅹS2，此时灌装机的控制电源被切断。将开关11SA4置于“高度调节”，通过操作开关7SB5（酒缸上升）、7SB6（酒缸下降）、7SB7（压盖机上升）、7SB8（压盖机下降）可以对酒缸及压盖机进行高度调节。限位开关7SQ1和7SQ2、7SQ3和7SQ4分别限定了酒缸和压盖机的高度调节范围。

酒缸及压盖机高度调节完成后，务必要将插头6ⅹP1插回6ⅹS2插座，否则机器将不能运转。

（3）故障指示灯灯光试验：

按下按钮10SB1，故障指示灯18HL4~9将随即发光。

机器在“调试程序”运行时，只能以爬行速度2160瓶／时（对应频率为４HZ）运转，但运转时间不宜过长。

2.运转程序（开关10SA1置于“运转”位置）：

正常生产时，机器应置于“运转程序”。在运转程序中，机器的生产动作过程和速度控制可以进行自动或手动来进行控制，在手动方式下，机器的生产动作过程可由相应的功能开关来控制，而机器的运转速度控制可通过位于操作箱上的电位器4RP1（速度给定）作无级

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调节选择所需的生产运转速度。

在手动方式下，机器的运转速度不受迸、出瓶带上瓶流状态控制。

在自动方式下，机器执行编制好并已固化在存贮器EEPROM中的用户程序，自动地依序完成整个生产的动作过程，而机器的运转速度的控制，通过控制箱上的速度给定电位器4RP1设定机器的最高生产速度后，机器的实时运行速度是由进，出瓶带上的瓶流状态进行自动控制的，详见如下图及表所示：

上表中：

瓶流检测开关状态：０＝无瓶， １＝有瓶

止瓶器状态：０＝止瓶（即止瓶器“关”）， １＝进瓶（即止瓶器“开”） 机器运转速度：n0＝基速，约为５１００瓶／时，（对应频率为10Hz）； 1/3＝1/3×（4Ｒ４给定电位器的设定值）， 2/3＝2/3×（４Ｒ４给定电位器的说定值）， 1/1＝1/1×（４Ｒ４给定电位器的设定值）；

机器点动时，运转速度为5100瓶／时（对应频率为１０ＨＺ），并且停机时不作制动。 机器点动可在机前或机后进行操作。机器点动操作时，要将开关12SA1置于“点动”位置，然后将点动选择开关11SA3置于“机前”或“机后”。若置于“机前”位置，则按下

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操作箱面上按钮12SB3；若置于“机后”位置，则按下机后处按钮13SB3便可以对机器进行点动操作。

3.清洗程序（开关10SA1置于“清洗”位置） 清洗程序用作机器生产作业完后，进行自动清洗用。

当开关10SA1置于“清洗”位置时，机器启动后，机器便自动将“背压开”电磁阀16YV2、酒缸回气管电磁阀16YV4、破瓶喷射电磁阀17YV1，17YV2自动打开进行清洗作业。

在清洗程序运行中，机器只能以1/3给定速度运转。 4.机器的保护功能

（1）急停或过载停机保护：相应的指示灯发出闪光信号； （2）机器入口处缺瓶、倒瓶保护

在运行中，当机器入口处出现缺瓶，倒瓶时，止瓶器立即关闭，停止进瓶，且相应的指示灯发出闪光信号， （3）护门安全保护

当压盖机护门未关好时，机器不能启动；或在运行中，压盖机护门打开时，机器便立即停机，相应的指示灯发出闪光信号； （4）机器出口瓶堵塞保护

在运行中，当机器出口出现瓶堵塞（开关143检测），机器便立即停机，且相应的指示灯发出闪光信号；

（5）下盖槽缺盖保护

运行中，当下盖槽缺盖时，约经１秒钟时间后，机器便停止运转，且伴随发出报警信号，相应的指示灯发出闪光信号。

机器在运行中，当出现上述任一故障后，重新启动机器时，须按下操作箱面上的故障解除按钮13SB1后方可使机器运转。

5.可编程序控制器备用输出口的投入使用

当输出口Y0、Y4、Y21、Y23、Y25、Y27、Y33出现故障时，只要将输入口X0连线断开，使X0＝０，便可以使上述输出口的备用口（具有原输出口的同等功能）投入使用，但必须要将原输出口的连接线改接到相应的备用输出口上。

任务2 常见故障及处理

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任务3 VVF/SVF100/18装瓶压盖机电控系统

一、工作原理

VVF/SVF100/18(36000瓶/时)装瓶压盖机主传动是由智能化的变频器（7A1）进行速度控制、主机的运行速度可以由低速（约10000瓶/时）开始作无级调速至所需的生产速度。在自动状态下机器的实时运行速度，是通过无压力输送系统上的瓶流信号、电位器（7RP1）的设定值和缺瓶信号（26SQ6）对机器运转速度进行自动控制。

装瓶压盖的整个工作过程，是用三菱ＦＸ２系列可编程序控制器进行自动控制。机器的工作模式分为：自动、手动和清洗三种程序的工作模式。正常生产时，所有的选择开关均应置于自动状态下，即机器处于自动程序运行时的整个生产过程，将按照预先编写的用户程序，在26SQ1产生的机器脉冲的作用下，自动地依次完成进瓶信号的检测、预抽真空、充CO2气体、第二次抽真空、充CO2气体等压灌装、破瓶喷射（当有破瓶时）、酒缸回气管喷吹、高压喷射击泡、瓶盖搅拌和瓶盖吹气、出瓶漏压盖检测等生产过程动作。

机器在生产过程中的自动控制工作原理与20000瓶／时装瓶压盖机相同。 二、控制功能

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VVF/SVF100/18(36000瓶/时)装瓶压盖机与VVF60/12(20000瓶/时)装瓶压盖机在控制功能上基本相同，只是在原来的基础上作了一些改进，如机器的速度控制、机器的故障显示等，因此，这里仅就不相同的功能作补充说明，

1.速度控制功能 （1）手动速度控制

机器在自动状态时，而空运行选择开关（20SA5=1）置于空运行时，或者在手动状态下，机器的运转速度将不受无压力输送系统上的瓶流控制，机器的实时运转速度由速度给定电位器（7RP1）设定。

（2）自动速度控制

正常生产时，程序选择开关（21SA1）应置于自动状态（对应的开关均置于自动状态），空运行选择开关（20SA5=0）置于正常位置。机器的实时运行速度是由进、出瓶带上的瓶流状态进行自动控制，瓶流状态图如下所示。

36000瓶/时装瓶压盖机进、出瓶带瓶流控制图

当满足以下条件时，即“出口瓶堵塞”检测到无瓶，入口瓶堆积和26SQ6（缺瓶信号）均检测到有瓶，止瓶器又开启时、机器均会缓慢地自动升速至速度给定电位器（７ＲＰ１）预先设定的速度。而当上述任一条件不满足时，止瓶器自动关闭，机器均会自动检测到确实没有瓶子在机器里面时，才会缓慢地降速至约10000瓶/时的速度，并且在减速的时间内、止瓶器不能重新开启，止瓶器的重新开启均在低速下进行（约10000瓶／时）。

2.故障显示

当机器出现故障时，均会在FX—50DU--E显示屏上用中文显示出来。这样对机器的故障一目了然，方便维护保护工作的进行。如：灌装后压盖故障显示，在自动状态下，当压盖检测开关22SA6置于执行时，当灌装后压盖出现连续的四个瓶漏压盖的情况时，机器立即停机、并在显示屏上用中文显示“已灌装缺盖”的信息，待将机械故障处理后，重新启动机

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器时，才消除这一故障信息。

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