1灌装机械是包装机械的重要组成部分，目前食品灌装基本实现了自动化生产。食品灌装应符合GMP(食品生产质量保证规范)，对于灌装的精度、安全性和稳定性提出了更高的要求。PLC控制具有程序简单、工作可靠、使用方便等优点，且可以通过人机界面来监控运行状态，在线修改运行参数能更好地维护机器的运行。因此，在灌装机自动控制领域中的应用越来越广泛。在参照国外全自动灌装机先进机型的基础上，结合国内液体灌装的实际情况，独立开发设计并制造了一种新型的全自动液体灌装机，其性能完全可以代替进口同类产品，具有良好的性价比，满足了企业的要求，在智造业具有广阔的应用前景。

该灌装设备采用三菱PLC实现控制，12头同时灌装，最高灌装速度可达600瓶/分钟，避免了卡瓶、倒瓶现象，称量精度高，且大大提高了灌装效率。其工艺流程为进瓶灌液-称重一加塞分装。其中，进瓶合理有序的完成，是后续工艺实现的关键，也是灌装机能够稳定运行的前提。

2结构概述

自动填充机由进瓶机构、在线称量装置、主传送带跟踪灌装装置、震荡加塞装置、出瓶装置等组成。进瓶机构由进瓶网带、分瓶螺杆、小传送带和拨盘等结构组成，小传送带为药瓶输送增加动力，使瓶能按要求速度平稳传送。在线称量装置的结构与整个传输机构相互独立，保证了称量环境；结合称重模块，实现了高精度称重。震荡加塞装置利用圆柱凸轮机构实现填充机跟踪功能，和用动态密封技术完成加塞工艺。在线填充系统以及震荡加塞装置是本计量灌装机的两大创新点。药瓶经过清洗、消毒和烘干等前期工序的处理后，被传送到进瓶机构，经过分瓶机构的分瓶与理瓶，按照一定的间距与速度输送到主传送带，进行灌液等后续工艺处理。进瓶机构的相互协调运动对灌装机的正常工作起到了重要的作用门。对进瓶的合理控制是后续工艺良好完成的基础。

3进瓶方案

该称重灌装机为12针同时灌装，要求能达到每分钟600瓶的灌装速度，其装量误差≤1%。灌装系统在灌装液体的过程中，采用两个在线称量装置分别对空的和灌好液体的同一个药瓶进行称重。每个在线称量装置设计有一个夹头，用来从主传送带上取出和放回药瓶，可见主传送带上需要被称量的药瓶旁边必须有足够的位置空间让夹头进出，避免将旁边的药瓶绊倒。这就对采取何种进瓶方式提出了要求。采用空瓶位来实现夹头进出的位置空间，通过控制使需称量的药瓶两边各预留一个空瓶位，用符号xOx表示；在夹头放回药瓶的位置设置三个空瓶位，表示为xxx。

两个在线称量装置各用一个计量模块检测空瓶位信息。当左侧的称量模块首次检测到xOx信号时在线称量1动作，夹取空瓶进行称量，待传感器检测到xxx信号时，将瓶放回传送带上的中间空瓶位置，继而产生了xOx信号；该瓶被灌液后继续传送，当右侧的传感器检测到xOx信号时，在线称量2夹取此瓶进行称量，待传感器检测到xxx信号时，将瓶放回传送带。一个瓶位的称重完成。

为使12个瓶位上的药瓶都被称量，设置一个包括12个部分的循环。在一个称重循环中，进入主传送带的药瓶的进瓶顺序(右边先进入)，将上一个瓶位称重完成的药瓶，放在下一个瓶位开始称重的空瓶位置，以缩短循环时间，提高灌装精度。

4PLC控制系统设计

4.1控制流程设计

瓶位的设置由分瓶螺杆完成。从进瓶网带上传送进来的药瓶，被分瓶螺杆以---定的间距和速度分隔开，再由拨盘传递到主传送带。分瓶螺杆由伺服电机带动，通过改变电机转速控制瓶位。当伺服电机以初始转速n转动时，螺杆平均送瓶速度为u，在4个工位送4个药瓶，可表示为OOOO；当电机转速变为n/2时，螺杆平均送瓶速度变为w/2，则在4个工位只送2个瓶，可表示为OxOx，产生了xOx瓶位信号；当电机转速变为n/4时，螺杆送瓶速度变为w/4，在4个工位送1个瓶，表示为Oxxx，产生了xxx瓶位信号。在分瓶螺杆与拨盘交界处安装光纤传感器用来计瓶位，按进瓶顺序，设计控制流程。这里采用的是减速的方法，还可以采用让电机停止的方法来设置瓶位，由于电机再启动需要一定的加速时间，并且频繁的启停会产生冲击，不利于机床的稳定运行，还会缩短机床的使用寿命，故不宜采用停机的方式。

4.2硬件配置

定量灌装机采用三菱001CPU与OD70定位模块来实现分瓶螺杆伺服电机的运动控制。OD70应用在不需要复杂控制的多轴系统中，其控制方式有两种：速度控制和位置控制，通过输出脉冲来实现控制。由OD70输入各项参数和数据，用PLCCPU执行控制来实现复杂的定位控制。用来计瓶位的传感器采集到的信号作为PLC的输人；PLC的输出模块连接分瓶螺杆伺服电机的接触器和各个执行机构；同时伺服电机的伺服放大器与OD70模块相连接。

4.3程序设计

PLC控制系统程序由GXDeveloper软件和OD70实用程序包(GXConfigurator-PT)来编写。通过实用程序包对电机轴进行初始化设置，自动刷新设置以及监视/测试。初始化设置主要包括参数、手动运行和定位数据的设置，自动刷新设置显示轴当前进给值、当前速度、轴运行状态等项日。电机轴的定位控制程序包括：参数设置程序、PLCREADY信号ON程序(初始化程序)、OPR请求OFF程序、轴的定位控制程序、定位控制启动程序、变速程序、重新启动程序、出错复位程序和停止程序。其中，参数设置由GXConfigurator-PT完成。

5总结

通过调试此进瓶控制方法能够达到该灌装机的灌装要求。称重灌装机的总体控制与实现很复杂，各个部分，从进瓶、灌液和称重到加塞与出瓶，相互协调，共同维持着灌装机的稳定运行。采用的减速进瓶方法，能够有效地减少灌装机的冲击，利用PIC控制进瓶机构的运动，使得后续工艺能够顺利完成。进瓶控制的良好实现，是后续工艺实现的基础，而后续工艺的实现也对进瓶的控制提出了要求。只要在分析清楚灌装机所要实现的所有功能，以及可能出现的问题之后，才能具体的进行进瓶的控制处理。