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中山市台森机电设备有限公司
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塑料瓶堆垛机、卸箱机的智能优化
编辑:中山市台森机电设备有限公司   发布时间:2018-12-17

1 引言

        在金融危机时期降低能耗提高生产效率就成为企业降低生产成本不可缺少的手段。如何使得生产设备自动化程度更高、控制更智能化则成为其关键因素。装箱机和卸箱机是食品、塑料瓶堆垛机认为医药行业瓶装自动包装线中不可缺少的重要设备。卸箱机的作用是自动从包装箱中取出空瓶实现瓶箱分离的自动化生产装箱机的作用是将装满成品的瓶放入包装箱内的自动化生产设备。装箱机和卸箱机工作质量直接影响整条包装线的协调运作和生产效率。提高装、卸箱机的工作质量和生产效率减少设备故障率成为生产中十分重要的环节。


2 装、卸箱机的技术结构和工作原理

2.1 卸箱机工作原理

        卸箱机主要由吸瓶架、输箱链、出瓶链和控制电路、西门子公司的S7-300型可编程控制器五大部份组成。工作时装满空瓶的箱从输箱链进入卸箱机内吸瓶架下降吸起空瓶再上升将空瓶放在出瓶链上将空瓶送往洗瓶机。空箱则通过输箱链送往洗箱机。


2.2 装箱机工作原理

       塑料瓶生产线 了解到装箱机的机械结构与卸箱机相同电气控制装置也一样工作过程则相反。它是将装满成品的瓶子放入空箱内。


2.3 装、卸箱机控制系统硬件、软件

 S7-300是德国西门子公司生产的可编程控制器广泛用于中小型自动化控制系统。本机控制系统中央处理器循环执行用户程序。通过不断周期性访问输入输出模块、程序执行刷新输出实现自动控制。


程序由OBPBSBFBDBDX等软件块组成使用西门子S7编程软件可以很方便地实现在线及离线编程、监控等工作。装、卸箱机控制系统如图1所示共有输入检测点65个输出控制22个在输入输出模块上有相应的LED进行信号指示。


装、卸箱机控制系统图


图1 装、卸箱机控制系统图


3 影响装、卸箱机工作效率的主要因素

        目前国内的装、卸箱机有八十年代德国设计生产的和九十年代国产的机型它具有操作简单、自动化程度较高等优点。但也存在较明显缺陷。其缺陷主要为功能单一、易产生误动作等具体表现为

 (1) 无大小箱或胶箱纸箱转换程序。原装、卸箱机程序无大、小箱分支程序一律按输箱链桥上的传感器所产生的信号计算胶箱进入情况及发出放、截停箱信号。因大小胶箱长度不同所需的链桥脉冲数也不同生产中需要转换胶箱品种时须停机重新调整程序中所设定的脉冲数值。这对于绝大多数兼有大小箱生产任务的生产线如啤酒生产线、汽水饮料生产线大箱载24瓶、小箱或纸箱载12瓶不仅占用了大量的生产时间且需要配备专业人士对程序进行调整。


2) 吸瓶架运行速度单一,没有进行智能化处理原吸瓶架运行的控制只是单一的快速或慢速不能根据瓶箱的运作情况自动调整吸瓶架运行速度程序缺少智能化管理。


(3)箱与箱之间的不规则间隙引起误动作。原程序设计中使用传感器信号计算胶箱的位置但在实际生产中由于输箱链两边有护栏对于一些变形的箱运送会产生阻滞使胶箱在输送链上的相对位置变化导致装箱机、卸箱机产生误动作一部分箱可能留在机内未能将全部箱放出。对此程序控制无法自行调整从而降低了机器的生产能力增加能耗。


4 技术改造及智能优化的实现

        程序改造设计中共增加、修改软件块62个。

(1) 设计两个分支程序用普通钮子开关转换大、小箱或胶纸箱包装的生产。将原有程序段分为两至三个分支程序互不干扰生产需要时可使用转换开关对两分支程序进行转换根据大小箱吸瓶架结构的不同大箱分支程序中采用光电开关判别箱数量测量箱的位置而小箱或纸箱分支程序采用编码器加光电开关测定箱的位置。各程序段参数固定减少了过去因大小箱尺寸不同箱品种一变换就必须停机调整参数的麻烦大幅度降低了操作的技能要求。


(2) 程序的编写。可使用西门子专用PG7XX系列编程器编写也可使用个人电脑加装SIMATICSTEP7编程软件进行在线或离线编程。首先创建功能说明书为处理过程或设备的每部分写动作说明包括输入输出I/O点数、动作功能描述、每个执行器电磁线圈、电动机、驱动器等的动作条件动作前应达到的状态其次创建PLC配置图根据功能说明书要求创建PLC配置图包括PLC及其I/O与过程或设备相关的位置一览表、CPU和I/O模块的机械布置图、CPU和I/O模块的电气连接图最后创建符号名表若选用符号名寻址要为PLC系统所用的绝对地址建立符号名表不仅包括I/O信号物理值也包括程序中会用到的其他元素。上述工作完成后编程的基础工作就完成了可使用SIMATICSTEP7编程软件开始编程、调试及在线监控2。

(3) 将单一慢速或快速改为根据输箱链上的数量多少决定吸瓶架运行速度。原设计的吸瓶架下降与上升都是单一慢速或单一快速的。为提高装箱机、卸箱机的运行效率及节省能源我们将其改为当瓶箱多时吸瓶架下降的速度与上升的速度均为快速瓶箱少时吸瓶架下降速度为慢速上升的速度为快速。这不但提高了装瓶、卸瓶的效率同时亦克服了过去因单一慢速或快速所造成的吸瓶架驱动电机频繁刹车机械冲击大经常发生机械故障的缺陷。经过智能化处理吸瓶架运行流畅延长了设备的使用寿命提高了生产率节省了能源。改进后的吸瓶架工作原理见图2。


改进后的吸瓶架工作原理图


图2 改进后的吸瓶架工作原理图


 (4) 箱与箱之间的间隙的误动作克服。新程序针对箱与箱之间的间隙所出现的误动作原因在程序中增加了链桥转动脉冲监测与光电检测功能当链桥转动脉冲个数与光电检测信号同时达到设定值时机器就认定箱已出完让下一趟箱进入机器若链桥转动脉冲所记录的箱在出口未被光电检测到机器则认定箱未出完从而克服了误动作。


(5) 塑料瓶输送带认为调试过程中注意的问题。a输箱链上截箱器的位置确定以后不要随意变动特别是在小箱生产状况时一旦变动了截箱器的位置就会产生进箱数计算错误。b光电开关工作情况要注意擦拭光电开关及反射镜检查光电开关灵敏度以免产生误动作。c吸瓶架电机的同步。吸瓶架主轴由两台电机带动电机的同步非常重要应注意检查电机制动装置以免主轴及传动齿轮损伤。d输箱桥上安装的编码器的位置一经确定不可改变如需改变则相应的程序部分必须修改调整。


(6) 装箱机、卸箱机经此改造后应对相应的箱、瓶输送系统做出相应的联动调整以满足装箱机、卸箱机智能控制的要求否则会出现等瓶等箱的停顿影响整条生产线的运行效率。


5 结语程序的改进及增加

        光电检测器及编码器使系统更加完善、灵活、稳定可靠吸瓶架动作的智能化处理不仅提高了生产效率、减少了机械冲击对设备的损害而且改变了一般单一速度的呆板控制方式。此改造项目已于生力广东啤酒有限公司瓶装自动化包装线获得成功使单机生产效率提高了15%,单机能耗降低了2.1%,整条生产线生产效率提高了8%。