自动化控制在黄酒灌装生产中应用

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摘要:论述了自动化黄酒灌装生产系统的流程；介绍了ERP系统、CRM系统、WMS系统的简述及相互结合运用，PLC控制系统在自动化黄酒灌装生产线系统的空瓶卸垛机和托板输送、验瓶、洗瓶灌装封盖、贴标、验标、裹包、喷码、码垛等应用,形成一体化自动化黄酒灌装系统；自动化黄酒灌装生产系统与自动化立体仓库系统、自动化酒体调配系统、与ERP管理系统和CRM管理系统无缝连接接合技术集成，系统经生产运行，运行良好，为酿酒业科技创新作贡献。

关键词：自动化灌装；控制系统；黄酒；无缝接合；创新

国内啤酒、白酒、饮料、矿泉水行业已引进德国、意大利、美国等国家自动化程度高的灌装生产线，灌装生产线自动化、智能化水平不断提升；而黄酒灌装生产线自动化程度不高，瓶、包装材料、成品箱酒等上下灌装生产线仅为人工或叉车搬运；会稽山公司引进德国克郞斯自动化灌装生产线，并创新无缝接合技术把自动化立体库系统、自动化酒体调配系统无缝连接，结合公司ERP管理系统和CRM管理系统建成了自动化黄酒灌装生产系统。本文是自动化黄酒灌装生产系统的介绍。

1自动化黄酒灌装生产系统流程

自动化黄酒灌装生产系统与自动化立体库系统、自动化酒体调配系统无缝连接，并与ERP管理系统和CRM管理系统接合，自动导出瓶酒灌装生产计划指令，向各部门自动下达生产计划指令。自动化黄酒灌装生产系统流程如图1。

2自动化系统

2.1ERP系统、CRM系统、WMS系统的运用[1-5]

ERP系统是针对物资资源管理(物流)、人力资源管理(人流)、财务资源管理(资金流)、信息资源管理(信息流)集成一体化的管理软件，是制造商业系统和制造资源计划(MRPII)软件，包含客户/服务架构，使用图形用户接口，应用开放系统制作，除了已有的标准功能，它还包括其它特性，如品质、生产过程运作管理、以及调整参数等；包括质量管理、检测室管理、生产作业管理、酒体调配管理、产品数据管理、维护管理、管制报告和仓库管理等。ERP系统实现了对整个公司供应链的管理，ERP系统中的计划体系包括：主生产计划、物料需求计划、生产能力计划、采购计划、销售执行计划、利润计划、财务预算和人力资源计划等，而且这些计划功能与价值控制功能已完全集成到整个供应链系统中。CRM系统对客户详细资料的深入分析，提高客户满意程度，结合客户、产品、服务的特征，制订公司的产品策略和市场策略，开发适合客户的产品；ERP-CRM企业资源和客户管理系统中保存和更新数据，通过统一的数据模型来克服，实现ERP-CRM企业资源和客户管理系统的一体化；从ERP系统和CRM系统、结合WMS立体库系统导出生产计划、生产酒品种计划、采购物料计划等下达到相关方。WMS系统、ERP系统、CRM系统的相互结合、集成可以大大加强企业的管控能力，使辅助决策科学合理，对黄酒行业实现智能物流管理有重要借鉴意义。

2.2自动化控制系统的运用

自动化控制系统从空瓶和包材出立体库、输送、卸垛垛板输送、验瓶机、洗瓶机、装瓶压盖机、卸垛机、码垛机、输箱、输瓶、裹包机系统这几部分控制点数较多，而酒灭菌机、瓶颈空气灭菌、冷瓶机、贴标机、验标机、卸箱机、装箱机和灌装机CIP清洗系统这几部分控制点数较少；控制系统采用德国西门子公司(SIEMENS)的PLC技术，同时还可通过与触摸屏连接，还能够对自动化灌装生产线实现实时监控、远程诊断和网络化管理。2.2.1自动空瓶卸垛机和托板输送。立体库系统根据生产计划指令的设定，以及接受到的到位信号，自动切换搬运程序，以及搬运参数；空瓶卸垛机整个系统单元由输送系统控制柜（PLC）统一集中控制，包括与立体库系统的信号交换，防撞信号、安全门锁、空瓶和包装材料到位信号、托盘位置信号等逻辑关系；成垛的空瓶，瓶垛放置进垛输送线，将堆叠于托板上的空瓶，由上而下一层层的提升并分层，瓶抱夹机械臂将整层空瓶抱夹搬移到输送带上，托板升降平台是将定位后的空瓶托板升送往卸瓶高度，当卸完空瓶后，再将空托板降下放置输送机上；所有上升下降的动作全部由自锁式升降系统装置控制，并能单独调整上升或下降的速度，以配合实际操作上的需用。卸空瓶装置运用链条推动推瓶装置，将整层的空瓶推至网式输送机上，然后回归至准备位置，继续将下一层推出；全部动作定位由光电开关控制，而且能选择连续动作或单一循环方式卸瓶。所有瓶结束搬移后，机械臂将托盘夹取并堆叠至托盘收集仓。当隔板或托盘堆叠到指定高度或数量时，将发出声光提醒，由整垛托盘输送到成品箱酒码垛处。自动空瓶卸垛机和托板输送，自动化程度高、控制可靠、调整简单、智能化实际操作等优点可节省大量人力，提高生产效率；在系统设计上及设备配置上充分考虑到安全性，故工作站具有较高的安全性。2.2.2验瓶机。克朗斯直线式验瓶机通过IRIS检测系统，带有微小损伤的和未被清洗干净的空瓶都能够测出来并排除掉，配有瓶壁、瓶底和瓶口检测及两套残余液体的检测，用ASI电源模块，PLC（CPU，数字量输入模板，ASI总线信看书处理器，模拟量输入/输出模板，并与输送灌酒机的数字信号交换和联动。其自动控制界面如图2。其检测原理是基于脉冲回波超声检测法，超声聚焦探头激发一个高频脉冲，产生超声波，超声波脉冲传播到声反射镜,在反射镜表面发生反射后到达酒瓶的内壁，此时会有部分超声波在酒瓶内壁发生反射，回波沿原传播路线返回并被晶片接收，另有一部分超声波入射进酒瓶壁中，并在酒瓶外壁发生反射，回波沿原传播路线返回被晶片接收。由此可得酒瓶内外壁两个反射信号；两反射信号的时间和波幅经系统数字化处理后，通过计算就可以得到空瓶内径、外径和壁厚，超过空瓶内径、外径和壁厚范围及有异物的挑出。2.2.3洗瓶灌装封盖一体机[6-7]。自动化洗瓶灌装封盖一体机灌装控制流程如图3。黄酒自动化洗瓶灌装封盖一体机控制要求：系统通过启动按钮设定为自动操作模式，启动后生产流水线输送带的驱动电机启动并一直保持到停止按钮动作或灌装设备下的传感器检测到一个空瓶子时停止，当瓶子定位在灌装设备下时，延时1秒，灌装设备开始工作，5秒后自动停止，瓶子装满黄酒后，传送带驱动电机必须自动启动，并保持到又检测到一个新的空瓶子或停止按钮动作。2.2.4贴标机。贴标机自动控制界面如图4。2.2.5验标机。验标机自动控制界面如图5。2.2.6裹包机。裹包机侧面如意图如图6。标签贴好后，激光喷码机打印批号，裹包机把箱酒裹成箱后，激光喷码机打批号，码垛机码箱垛，缠绕膜机缠膜，与自动化立体库系统对接，发送托盘和垛品种、数量等信息，自动化立体库系统扫描机自动扫描托盘和垛条码，绑定托盘和垛，经输送小车入自动化立体库。利用现代总线技术、网络和通讯技术将瓶酒灌装生产线上分离的控制环节连接起来，实现了上位机与控制系统、控制系统与现场设备之间的通讯连接，实现整条黄酒灌装生产线自动化控制。不但能够减少场地上的接线，从安全上和经济上都是非常重要的也是可行的。总之，自动化瓶装黄酒灌装生产线系统以西门子S7-300PLC可编程序控制器为主控中心，触摸屏HMI为人机操作界面，变频器等作为系统执行机构，以接近开关、光电开关、限位开关等元件组成信号采集机构，采集得到的信号全部由PLC系统进行分析运算处理，由输出端输出至各控制点，时刻监控系统的运行状况。自动化瓶装黄酒灌装生产线系统的操作界面全部采用简体中文，运行中的所有信息均可以通过人机操作界面显示出来，而所有的运行参数也可通过人机操作界面进行设置，便于操作员对设备的人性化管理，自动化瓶装黄酒灌装生产线系统控制系统程序的设计使用STEP7软件，在进行硬件配置时为所选模块分配了相应的I/O地址；在程序的设计中，S7-300采用分部式程序，将任务分成各块放置在不同的功能块中，主程序在OB1中，按一定顺序调用其他块，结合人机界面地址设置，一起控制程序的执行。自动化瓶装黄酒灌装生产线系统经几年生产运行，效果良好。

作者:毛青钟 陈宝良 徐春显 胡梦莎 谢广发 单位:绍兴黄酒学院（浙江树人大学） 会稽山绍兴酒股份有限公司 绍兴市陈宝良黄酒文化传播中心