自動化控制在黃酒灌裝生產(chǎn)中應(yīng)用

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摘要:論述了自動化黃酒灌裝生產(chǎn)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(jié)合運(yùn)用，PLC控制系統(tǒng)在自動化黃酒灌裝生產(chǎn)線系統(tǒng)的空瓶卸垛機(jī)和托板輸送、驗瓶、洗瓶灌裝封蓋、貼標(biāo)、驗標(biāo)、裹包、噴碼、碼垛等應(yīng)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(chǎn)系統(tǒng)與自動化立體倉庫系統(tǒng)、自動化酒體調(diào)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(shù)集成，系統(tǒng)經(jīng)生產(chǎn)運(yùn)行，運(yùn)行良好，為釀酒業(yè)科技創(chuàng)新作貢獻(xiàn)。

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

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

1自動化黃酒灌裝生產(chǎn)系統(tǒng)流程

自動化黃酒灌裝生產(chǎn)系統(tǒng)與自動化立體庫系統(tǒng)、自動化酒體調(diào)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(dǎo)出瓶酒灌裝生產(chǎn)計劃指令，向各部門自動下達(dá)生產(chǎn)計劃指令。自動化黃酒灌裝生產(chǎn)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(yùn)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(wù)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(wù)架構(gòu)，使用圖形用戶接口，應(yīng)用開放系統(tǒng)制作，除了已有的標(biāo)準(zhǔn)功能，它還包括其它特性，如品質(zhì)、生產(chǎn)過程運(yùn)作管理、以及調(diào)整參數(shù)等；包括質(zhì)量管理、檢測室管理、生產(chǎn)作業(yè)管理、酒體調(diào)配管理、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、維護(hù)管理、管制報告和倉庫管理等。ERP系統(tǒng)實現(xiàn)了對整個公司供應(yīng)鏈的管理，ERP系統(tǒng)中的計劃體系包括：主生產(chǎn)計劃、物料需求計劃、生產(chǎn)能力計劃、采購計劃、銷售執(zhí)行計劃、利潤計劃、財務(wù)預(yù)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(yīng)鏈系統(tǒng)中。CRM系統(tǒng)對客戶詳細(xì)資料的深入分析，提高客戶滿意程度，結(jié)合客戶、產(chǎn)品、服務(wù)的特征，制訂公司的產(chǎn)品策略和市場策略，開發(fā)適合客戶的產(chǎn)品；ERP-CRM企業(yè)資源和客戶管理系統(tǒng)中保存和更新數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型來克服，實現(xiàn)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(jié)合WMS立體庫系統(tǒng)導(dǎo)出生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)酒品種計劃、采購物料計劃等下達(dá)到相關(guān)方。WMS系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)、CRM系統(tǒng)的相互結(jié)合、集成可以大大加強(qiáng)企業(yè)的管控能力，使輔助決策科學(xué)合理，對黃酒行業(yè)實現(xiàn)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(yùn)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(jī)、洗瓶機(jī)、裝瓶壓蓋機(jī)、卸垛機(jī)、碼垛機(jī)、輸箱、輸瓶、裹包機(jī)系統(tǒng)這幾部分控制點(diǎn)數(shù)較多，而酒滅菌機(jī)、瓶頸空氣滅菌、冷瓶機(jī)、貼標(biāo)機(jī)、驗標(biāo)機(jī)、卸箱機(jī)、裝箱機(jī)和灌裝機(jī)CIP清洗系統(tǒng)這幾部分控制點(diǎn)數(shù)較少；控制系統(tǒng)采用德國西門子公司(SIEMENS)的PLC技術(shù)，同時還可通過與觸摸屏連接，還能夠?qū)ψ詣踊嘌b生產(chǎn)線實現(xiàn)實時監(jiān)控、遠(yuǎn)程診斷和網(wǎng)絡(luò)化管理。2.2.1自動空瓶卸垛機(jī)和托板輸送。立體庫系統(tǒng)根據(jù)生產(chǎn)計劃指令的設(shè)定，以及接受到的到位信號，自動切換搬運(yùn)程序，以及搬運(yùn)參數(shù)；空瓶卸垛機(jī)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(guān)系；成垛的空瓶，瓶垛放置進(jìn)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(jī)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(dāng)卸完空瓶后，再將空托板降下放置輸送機(jī)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(dú)調(diào)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(yùn)用鏈條推動推瓶裝置，將整層的空瓶推至網(wǎng)式輸送機(jī)上，然后回歸至準(zhǔn)備位置，繼續(xù)將下一層推出；全部動作定位由光電開關(guān)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(jié)束搬移后，機(jī)械臂將托盤夾取并堆疊至托盤收集倉。當(dāng)隔板或托盤堆疊到指定高度或數(shù)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(jī)和托板輸送，自動化程度高、控制可靠、調(diào)整簡單、智能化實際操作等優(yōu)點(diǎn)可節(jié)省大量人力，提高生產(chǎn)效率；在系統(tǒng)設(shè)計上及設(shè)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(jī)。克朗斯直線式驗瓶機(jī)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(shù)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(jī)的數(shù)字信號交換和聯(lián)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(chǎn)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(dá)酒瓶的內(nèi)壁，此時會有部分超聲波在酒瓶內(nèi)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(jìn)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(nèi)外壁兩個反射信號；兩反射信號的時間和波幅經(jīng)系統(tǒng)數(shù)字化處理后，通過計算就可以得到空瓶內(nèi)徑、外徑和壁厚，超過空瓶內(nèi)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(jī)[6-7]。自動化洗瓶灌裝封蓋一體機(jī)灌裝控制流程如圖3。黃酒自動化洗瓶灌裝封蓋一體機(jī)控制要求：系統(tǒng)通過啟動按鈕設(shè)定為自動操作模式，啟動后生產(chǎn)流水線輸送帶的驅(qū)動電機(jī)啟動并一直保持到停止按鈕動作或灌裝設(shè)備下的傳感器檢測到一個空瓶子時停止，當(dāng)瓶子定位在灌裝設(shè)備下時，延時1秒，灌裝設(shè)備開始工作，5秒后自動停止，瓶子裝滿黃酒后，傳送帶驅(qū)動電機(jī)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(biāo)機(jī)。貼標(biāo)機(jī)自動控制界面如圖4。2.2.5驗標(biāo)機(jī)。驗標(biāo)機(jī)自動控制界面如圖5。2.2.6裹包機(jī)。裹包機(jī)側(cè)面如意圖如圖6。標(biāo)簽貼好后，激光噴碼機(jī)打印批號，裹包機(jī)把箱酒裹成箱后，激光噴碼機(jī)打批號，碼垛機(jī)碼箱垛，纏繞膜機(jī)纏膜，與自動化立體庫系統(tǒng)對接，發(fā)送托盤和垛品種、數(shù)量等信息，自動化立體庫系統(tǒng)掃描機(jī)自動掃描托盤和垛條碼，綁定托盤和垛，經(jīng)輸送小車入自動化立體庫。利用現(xiàn)代總線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)將瓶酒灌裝生產(chǎn)線上分離的控制環(huán)節(jié)連接起來，實現(xiàn)了上位機(jī)與控制系統(tǒng)、控制系統(tǒng)與現(xiàn)場設(shè)備之間的通訊連接，實現(xiàn)整條黃酒灌裝生產(chǎn)線自動化控制。不但能夠減少場地上的接線，從安全上和經(jīng)濟(jì)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(chǎn)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(jī)操作界面，變頻器等作為系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以接近開關(guān)、光電開關(guān)、限位開關(guān)等元件組成信號采集機(jī)構(gòu)，采集得到的信號全部由PLC系統(tǒng)進(jìn)行分析運(yùn)算處理，由輸出端輸出至各控制點(diǎn)，時刻監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。自動化瓶裝黃酒灌裝生產(chǎn)線系統(tǒng)的操作界面全部采用簡體中文，運(yùn)行中的所有信息均可以通過人機(jī)操作界面顯示出來，而所有的運(yùn)行參數(shù)也可通過人機(jī)操作界面進(jìn)行設(shè)置，便于操作員對設(shè)備的人性化管理，自動化瓶裝黃酒灌裝生產(chǎn)線系統(tǒng)控制系統(tǒng)程序的設(shè)計使用STEP7軟件，在進(jìn)行硬件配置時為所選模塊分配了相應(yīng)的I/O地址；在程序的設(shè)計中，S7-300采用分部式程序，將任務(wù)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(diào)用其他塊，結(jié)合人機(jī)界面地址設(shè)置，一起控制程序的執(zhí)行。自動化瓶裝黃酒灌裝生產(chǎn)線系統(tǒng)經(jīng)幾年生產(chǎn)運(yùn)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(xué)院（浙江樹人大學(xué)） 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