徐忠华
江苏正大丰海制药有限公司
江苏 盐城 224100
摘 要：针对洗瓶、灌装、铝箔封口三合一设备存在的问题，拟定了一个改进方案，增加了缺盖报警停机程序的设计，提升了设备的热封功能，达到了节约成本、降低能耗的目的。
关键词：铝箔封口；缺盖报警停机；程序设计；热封功能
0 引言
XGF18-18-14型三合一铝箔封口机是集洗瓶、灌装、铝箔封口为一体的设备，由于我公司当时所购入的机型不是全自动的，在灌装过程中出现异常情况后，都是由操作人员停机进行处理。特别是铝箔压模后，需要等待轨道检测器检测到无信号后，压模后的铝箔才会自动送入轨道。如果铝箔在信号检测器上方被卡住，虽然自动送铝箔机构会动作，但是铝箔无法进入轨道，而后面的压模会继续工作，就会导致灌装好的瓶口被热封机烫平，等到被发现时，很多产品和包材都已经无法再使用，不能满足分装工艺的要求。如果操作人员处理不当，甚至会出现安全事故。
因此，我们亟需对此情况进行改进，采用PLC控制系统，利用轨道的二次检测来控制热封机的工作状态，减少人为干预。当设备在自动状态时，如果二次检测未能检测到有铝箔信号，就开始报警提示。在3 s后，如果还是没有检测到铝箔信号，主机将停止工作，热封机也随之上提，不会长时间压在瓶口继续热封，避免瓶口损坏。此时，如果有铝箔信号进入，通过光纤检测到信号传送到PLC控制系统，热封机会自动降至规定位置，主机继续运行。当转换开关将设备调到手动状态时，可逐一调试各部件的功能，不影响整体系统工程的操作。
1 拟改进的方案分析
原来的轨道中有一个光电传感器，当检测到无铝箔时，压模机开始工作并送入铝箔。现在光电传感器的下方再增加一个光电传感器，第二次对轨道内有无铝箔信号再次进行检测，如果没有信号，就可以判定为无铝箔或者有铝箔被卡住，不能顺利进入轨道。此时，判定为缺铝箔故障，报警器发出缺盖警报，若在延时3 s后还是没有信号，系统就会让主机停止工作，并且热封机自动上提，不会将瓶口烫伤，待故障排除后，系统继续工作。
2 系统设计
系统设计主要包括3个部分：检测部分、程序设计部分和执行关断部分。
2.1 检测部分设计
检测部分上端设计为无铝箔时压模机工作送入检测，下端设计为无铝箔时停机检查处理。设计考虑：如果无铝箔时，就会报警提示，设备继续运行一段时间后，如果还是无信号，再执行主机停机和热封上提动作。
对于光电传感器安装的位置是否恰当、信号检测与铝箔距离等都要反复进行调整，既不能误检，也不能漏检，以保证信号的准确性。
2.2 程序设计
需要考虑到手动操作和自动操作两个部分。手动部分为调试操作，每一个功能都可以单独操作，方便调试；自动部分则要考虑到二次检测的准确性，只要确认没有铝箔时，首先是启动报警蜂鸣器，提醒操作人员轨道缺铝箔故障，因为从检测处到落盖还有一定的距离，可延时3 s，操作人员应立即处理，检查原因。如果在规定的时间内解决不了，主机就会停止工作，并且热封机同时要上提，确保瓶口不被烫伤，待操作人员处理完毕后，按下复位开关，系统恢复到正常运行状态。既不影响生产，又能降低成本损耗。
2.3 执行关断部分设计
当主机停止工作时，热封机随之上提到一定的高度，以便检查已经热封好以及还未热封好的瓶口。在热封机下降时，要考虑到下压的力度和高度，防止损坏被热封的瓶口及瓶身，影响产品质量。
3 硬件选择
3.1 PLC
FX2N系列是FX系列PLC家族中最先进的系列，它最大范围地包容了标准的特点，程式执行更快，全面补充了通信功能，适合世界各国不同的电源，满足单个需要的大量特殊模块，可以为自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。此外，FX2N系列还有在线编辑功能，可在线改变程序，不会损失工作时间或停止生产运转，面板操作运行/停止，开关易于操作。
编程软件可以通过调制解调器通讯来监控、上传或卸载程序，实行远程维护等。
3.2 检测开关
我们选择光电开关检测来瓶信号，对检测物体不限于金属、橡胶等，所有能反射光线的物体均可被检测，其具有体积小、功能多、寿命长、精度高、响应速度快、检测距离远以及抗光、电、磁干扰能力强等特点。光电开关可用于物位检测、液位控制、产品计数、宽度判别、速度检测、定长剪切、孔洞识别、信号延时、自动门传感、色标检出等诸多领域。
3.3 中间继电器
我们选用低压DZY型中间继电器作为控制转换，其具有如下特点：耗能低，一般小于4 W；动作时间快，低于0.02 s；使用寿命长，大于10 000次；绝缘性能好，绝缘电阻大于300 MΩ；有信号指示灯，方便观察工作状态等。
4 系统软件设计
4.1 PLC程序流程图设计
在机器正常运行过程中，由光纤检测到有铝箔信号，PLC根据铝箔信号判定是否要进行停机处理或正常运行，如出现异常情况后，可按下急停按钮，所有程序将终止，以保证系统的安全可靠。其具体工作流程如图1所示。
图1 PLC程序工作流程
4.2 控制
该系统设计需要外加材料：一个按钮开关、一个急停开关、一个二次信号检测开关。
当检测到无铝箔模盖落下，自动控制系统PLC有信号输出时，蜂鸣器得电，进行报警提示。然后，计时器工作计时，大约3 s左右（根据现场实际距离和时间确定），操作人员可以进行干预，处理完成后设备可继续运行。如果未进行处理或解决不了问题，光电开关还是未检测到有铝箔信号时，主机将停止工作，并且热封机随之上提，确保产品不被损伤。如果不在生产状态，可转换成手动调试状态，可逐一对每个工位进行测试、调整。当出现异常情况时，操作人员应立即按下急停按钮，所有运转部件将会停止运行，以保证设备的安全可靠。在故障解决后，消除报警，系统复位，可继续运行设备。
5 结语
本文运用信号检测控制功能，既使得设备在运行过程中的自动化程度得到较大幅度的提高，又方便了操作人员在第一时间得到相关信息，进行正确的操作处理，提高产品质量，有效降低了生产成本。经过程序调试运行，使三合一铝箔封口机从半手工操作升级为自动操作，对防止产品二次污染起到了关键性作用，提高了生产效率，有效降低了生产成本。
[参考文献]
[1] 孙振强，王晖，孙玉峰.可编程控制器原理及应用教程[M].北京：清华大学出版社，2010.
[2] 杨长能，张兴毅.可编程序控制器（PC）基础及应用[M].重庆：重庆大学出版社，1993.
[3] 三菱微型可编程控制器使用手册[Z].
作者简介：
徐忠华（1966—），男，江苏东台人，助理工程师，从事设备检修和维护工作。