自動化控制在黃酒灌裝生產中應用

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摘要:論述了自動化黃酒灌裝生產系統(tǒng)的流程；介紹了ERP系統(tǒng)、CRM系統(tǒng)、WMS系統(tǒng)的簡述及相互結合運用，PLC控制系統(tǒng)在自動化黃酒灌裝生產線系統(tǒng)的空瓶卸垛機和托板輸送、驗瓶、洗瓶灌裝封蓋、貼標、驗標、裹包、噴碼、碼垛等應用,形成一體化自動化黃酒灌裝系統(tǒng)；自動化黃酒灌裝生產系統(tǒng)與自動化立體倉庫系統(tǒng)、自動化酒體調配系統(tǒng)、與ERP管理系統(tǒng)和CRM管理系統(tǒng)無縫連接接合技術集成，系統(tǒng)經生產運行，運行良好，為釀酒業(yè)科技創(chuàng)新作貢獻。

關鍵詞：自動化灌裝；控制系統(tǒng)；黃酒；無縫接合；創(chuàng)新

國內啤酒、白酒、飲料、礦泉水行業(yè)已引進德國、意大利、美國等國家自動化程度高的灌裝生產線，灌裝生產線自動化、智能化水平不斷提升；而黃酒灌裝生產線自動化程度不高，瓶、包裝材料、成品箱酒等上下灌裝生產線僅為人工或叉車搬運；會稽山公司引進德國克郞斯自動化灌裝生產線，并創(chuàng)新無縫接合技術把自動化立體庫系統(tǒng)、自動化酒體調配系統(tǒng)無縫連接，結合公司ERP管理系統(tǒng)和CRM管理系統(tǒng)建成了自動化黃酒灌裝生產系統(tǒng)。本文是自動化黃酒灌裝生產系統(tǒng)的介紹。

1自動化黃酒灌裝生產系統(tǒng)流程

自動化黃酒灌裝生產系統(tǒng)與自動化立體庫系統(tǒng)、自動化酒體調配系統(tǒng)無縫連接，并與ERP管理系統(tǒng)和CRM管理系統(tǒng)接合，自動導出瓶酒灌裝生產計劃指令，向各部門自動下達生產計劃指令。自動化黃酒灌裝生產系統(tǒng)流程如圖1。

2自動化系統(tǒng)

2.1ERP系統(tǒng)、CRM系統(tǒng)、WMS系統(tǒng)的運用[1-5]

ERP系統(tǒng)是針對物資資源管理(物流)、人力資源管理(人流)、財務資源管理(資金流)、信息資源管理(信息流)集成一體化的管理軟件，是制造商業(yè)系統(tǒng)和制造資源計劃(MRPII)軟件，包含客戶/服務架構，使用圖形用戶接口，應用開放系統(tǒng)制作，除了已有的標準功能，它還包括其它特性，如品質、生產過程運作管理、以及調整參數等；包括質量管理、檢測室管理、生產作業(yè)管理、酒體調配管理、產品數據管理、維護管理、管制報告和倉庫管理等。ERP系統(tǒng)實現了對整個公司供應鏈的管理，ERP系統(tǒng)中的計劃體系包括：主生產計劃、物料需求計劃、生產能力計劃、采購計劃、銷售執(zhí)行計劃、利潤計劃、財務預算和人力資源計劃等，而且這些計劃功能與價值控制功能已完全集成到整個供應鏈系統(tǒng)中。CRM系統(tǒng)對客戶詳細資料的深入分析，提高客戶滿意程度，結合客戶、產品、服務的特征，制訂公司的產品策略和市場策略，開發(fā)適合客戶的產品；ERP-CRM企業(yè)資源和客戶管理系統(tǒng)中保存和更新數據，通過統(tǒng)一的數據模型來克服，實現ERP-CRM企業(yè)資源和客戶管理系統(tǒng)的一體化；從ERP系統(tǒng)和CRM系統(tǒng)、結合WMS立體庫系統(tǒng)導出生產計劃、生產酒品種計劃、采購物料計劃等下達到相關方。WMS系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)、CRM系統(tǒng)的相互結合、集成可以大大加強企業(yè)的管控能力，使輔助決策科學合理，對黃酒行業(yè)實現智能物流管理有重要借鑒意義。

2.2自動化控制系統(tǒng)的運用

自動化控制系統(tǒng)從空瓶和包材出立體庫、輸送、卸垛垛板輸送、驗瓶機、洗瓶機、裝瓶壓蓋機、卸垛機、碼垛機、輸箱、輸瓶、裹包機系統(tǒng)這幾部分控制點數較多，而酒滅菌機、瓶頸空氣滅菌、冷瓶機、貼標機、驗標機、卸箱機、裝箱機和灌裝機CIP清洗系統(tǒng)這幾部分控制點數較少；控制系統(tǒng)采用德國西門子公司(SIEMENS)的PLC技術，同時還可通過與觸摸屏連接，還能夠對自動化灌裝生產線實現實時監(jiān)控、遠程診斷和網絡化管理。2.2.1自動空瓶卸垛機和托板輸送。立體庫系統(tǒng)根據生產計劃指令的設定，以及接受到的到位信號，自動切換搬運程序，以及搬運參數；空瓶卸垛機整個系統(tǒng)單元由輸送系統(tǒng)控制柜（PLC）統(tǒng)一集中控制，包括與立體庫系統(tǒng)的信號交換，防撞信號、安全門鎖、空瓶和包裝材料到位信號、托盤位置信號等邏輯關系；成垛的空瓶，瓶垛放置進垛輸送線，將堆疊于托板上的空瓶，由上而下一層層的提升并分層，瓶抱夾機械臂將整層空瓶抱夾搬移到輸送帶上，托板升降平臺是將定位后的空瓶托板升送往卸瓶高度，當卸完空瓶后，再將空托板降下放置輸送機上；所有上升下降的動作全部由自鎖式升降系統(tǒng)裝置控制，并能單獨調整上升或下降的速度，以配合實際操作上的需用。卸空瓶裝置運用鏈條推動推瓶裝置，將整層的空瓶推至網式輸送機上，然后回歸至準備位置，繼續(xù)將下一層推出；全部動作定位由光電開關控制，而且能選擇連續(xù)動作或單一循環(huán)方式卸瓶。所有瓶結束搬移后，機械臂將托盤夾取并堆疊至托盤收集倉。當隔板或托盤堆疊到指定高度或數量時，將發(fā)出聲光提醒，由整垛托盤輸送到成品箱酒碼垛處。自動空瓶卸垛機和托板輸送，自動化程度高、控制可靠、調整簡單、智能化實際操作等優(yōu)點可節(jié)省大量人力，提高生產效率；在系統(tǒng)設計上及設備配置上充分考慮到安全性，故工作站具有較高的安全性。2.2.2驗瓶機。克朗斯直線式驗瓶機通過IRIS檢測系統(tǒng)，帶有微小損傷的和未被清洗干凈的空瓶都能夠測出來并排除掉，配有瓶壁、瓶底和瓶口檢測及兩套殘余液體的檢測，用ASI電源模塊，PLC（CPU，數字量輸入模板，ASI總線信看書處理器，模擬量輸入/輸出模板，并與輸送灌酒機的數字信號交換和聯動。其自動控制界面如圖2。其檢測原理是基于脈沖回波超聲檢測法，超聲聚焦探頭激發(fā)一個高頻脈沖，產生超聲波，超聲波脈沖傳播到聲反射鏡,在反射鏡表面發(fā)生反射后到達酒瓶的內壁，此時會有部分超聲波在酒瓶內壁發(fā)生反射，回波沿原傳播路線返回并被晶片接收，另有一部分超聲波入射進酒瓶壁中，并在酒瓶外壁發(fā)生反射，回波沿原傳播路線返回被晶片接收。由此可得酒瓶內外壁兩個反射信號；兩反射信號的時間和波幅經系統(tǒng)數字化處理后，通過計算就可以得到空瓶內徑、外徑和壁厚，超過空瓶內徑、外徑和壁厚范圍及有異物的挑出。2.2.3洗瓶灌裝封蓋一體機[6-7]。自動化洗瓶灌裝封蓋一體機灌裝控制流程如圖3。黃酒自動化洗瓶灌裝封蓋一體機控制要求：系統(tǒng)通過啟動按鈕設定為自動操作模式，啟動后生產流水線輸送帶的驅動電機啟動并一直保持到停止按鈕動作或灌裝設備下的傳感器檢測到一個空瓶子時停止，當瓶子定位在灌裝設備下時，延時1秒，灌裝設備開始工作，5秒后自動停止，瓶子裝滿黃酒后，傳送帶驅動電機必須自動啟動，并保持到又檢測到一個新的空瓶子或停止按鈕動作。2.2.4貼標機。貼標機自動控制界面如圖4。2.2.5驗標機。驗標機自動控制界面如圖5。2.2.6裹包機。裹包機側面如意圖如圖6。標簽貼好后，激光噴碼機打印批號，裹包機把箱酒裹成箱后，激光噴碼機打批號，碼垛機碼箱垛，纏繞膜機纏膜，與自動化立體庫系統(tǒng)對接，發(fā)送托盤和垛品種、數量等信息，自動化立體庫系統(tǒng)掃描機自動掃描托盤和垛條碼，綁定托盤和垛，經輸送小車入自動化立體庫。利用現代總線技術、網絡和通訊技術將瓶酒灌裝生產線上分離的控制環(huán)節(jié)連接起來，實現了上位機與控制系統(tǒng)、控制系統(tǒng)與現場設備之間的通訊連接，實現整條黃酒灌裝生產線自動化控制。不但能夠減少場地上的接線，從安全上和經濟上都是非常重要的也是可行的。總之，自動化瓶裝黃酒灌裝生產線系統(tǒng)以西門子S7-300PLC可編程序控制器為主控中心，觸摸屏HMI為人機操作界面，變頻器等作為系統(tǒng)執(zhí)行機構，以接近開關、光電開關、限位開關等元件組成信號采集機構，采集得到的信號全部由PLC系統(tǒng)進行分析運算處理，由輸出端輸出至各控制點，時刻監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀況。自動化瓶裝黃酒灌裝生產線系統(tǒng)的操作界面全部采用簡體中文，運行中的所有信息均可以通過人機操作界面顯示出來，而所有的運行參數也可通過人機操作界面進行設置，便于操作員對設備的人性化管理，自動化瓶裝黃酒灌裝生產線系統(tǒng)控制系統(tǒng)程序的設計使用STEP7軟件，在進行硬件配置時為所選模塊分配了相應的I/O地址；在程序的設計中，S7-300采用分部式程序，將任務分成各塊放置在不同的功能塊中，主程序在OB1中，按一定順序調用其他塊，結合人機界面地址設置，一起控制程序的執(zhí)行。自動化瓶裝黃酒灌裝生產線系統(tǒng)經幾年生產運行，效果良好。

作者:毛青鐘 陳寶良 徐春顯 胡夢莎 謝廣發(fā) 單位:紹興黃酒學院（浙江樹人大學） 會稽山紹興酒股份有限公司 紹興市陳寶良黃酒文化傳播中心