用于啤酒包装生产现场的满箱检验机控制系统设计

随着近几年啤酒行业的发展，我国的啤酒产量目前已经居全球第一。这几年国产的干包装设备像装箱机、纸箱包装机、塑料热缩膜包装机已经在啤酒生产线上广泛的使用。随着这些设备的使用现场也出现了一些相关的问题，例如包装后的产品数量不足的问题。为了解决这一问题，笔者消化吸收目前国际上的检测模式，结合我国啤酒行业的特点，给厂家设计了一套经济实用的满箱检测控制系统。

1. 满箱检测技术的应用现状

目前国内啤酒生产厂家主要是应用国外公司的满箱检测设备如德国HEUFT公司的LOGIC系列满箱检验机等。由于国外产品的价格及维护费用较高，因此就限制了其在中小企业的应用，中小企业一般安排专职人员进行检查，费时费力；而国内做这种检测设备的厂家很少，因此开发一套经济适用的满箱检测系统在国内有比较大的市场，也有利于降低企业的运营成本。

2. 设计思想和原则

（1）先进性：系统建立在充分了解国内外满箱检测技术的发展动态，吸收其经验和成果的基础上进行方案设计，使系统的技术性能和水平具有明显的先进性。

（2）可靠性：系统运行安全可靠，性能稳定，可以在恶劣环境中长期稳定工作。

（3）扩展性：系统的设计容量要足够大，满足系统今后扩展的需要。

（4）经济性：系统的造价经济合理，性能价格比高。

（5）操作维护方便性：在软件方面要求界面友好，操作简便，在硬件方面要求维护检修方便。

系统完成后，可达到如下目的：

（1）能够在箱子运动的过程中准确的检测到缺瓶箱，并能够检测开箱和封箱的产品。

（2）能够检测多种箱型。在实际生产过程中主要有以下四种箱型：3×4、4×3、5×4及6×4四种箱型。为了使我们的满箱检测设备能够适应绝大多数的工作，设备应该能够在不同箱型下工作。

（3）能够精确的测量缺瓶箱的运动距离，使剔除器能够迅速无误的将缺瓶箱剔除。

（4）具有报警功能。能够在工人操作有误或设备产生故障时发出报警，从而能够及时的排除故障。

3. 系统结构和组成

满箱检测控制系统部分的硬件我们选择如下：

（1）PLC部分：选择SIEMENS的S7-200PLC CPU224；S7-200共14个输入点10个输出点；满箱检测所需输入点为12个，输出点是5个；因此S7-200能够充分满足，设备控制的要求。

（2）操作面板TD200：为了能够实现箱型选择和显示已检测箱子的信息，我们选择SIEMENS的TD200操作面板。我们可以通过操作面板很容易的查看和修改有关信息。

（3）触发器部分：触发器选择OMRON的传感器，分前触发器和后触发器共两个。

（4）检测传感器：在开箱进行检测时选用BANNER公司的传感器6只，封箱检测时选用倍加福公司的传感器6只进行检测。

（5）旋转编码器：为了精确测量缺瓶箱通过的距离，以便准确无误的剔除缺瓶箱，我们选用欧姆龙公司德旋转编码器来测量缺瓶箱通过的距离。

满箱检测硬件结构图

图 1

5.系统软件部分

软件部分是实现满箱检测功能的关键部分。

软件的基本功能如下：

（1）编制的软件应该能够配合硬件准确无误的检测到满箱和缺瓶箱，并能够准确的将缺瓶箱剔除；

（2）操作人员能够在TD200上查看已检测的箱子的信息，能够查看检测的总箱数、满箱数及缺瓶箱数；能够设定多种箱型；能够在连续出现缺瓶箱数大于设定最多连续缺瓶箱数后，自动停止检测，以便操作人员能够及时检查设备，排除可能存在的故障。

（3）能够在设备工作异常时产生相应的报警。

软件实现是通过S7-200的专用编程软MicroWIN件来实现。

软件按照模块化结构进行设计，以便达到较强的移植性以及今后的功能扩展。程序是按照以下几个部分来实现上述功能的。

（1）初始化部分：确定通讯方式、高速计数器工作方式的选择、TD200功能键的初始化

（2）TD200部分：通过对消息使能位的置1和清零来控制有关信息的显示和修改确认。有关信息的修改均需要用户输入密码，以防止非法用户对信息修改，保证检测的准确进行。

（3）检测部分：程序通过从TD200接受的信息判断当前的箱型，从触发器和光电传感器读取的信息判断当前箱子的有关信息，并经过相关处理来判断是否是满箱。并对箱数、满箱数及缺瓶箱进行计数。当检测到缺瓶箱时，激活高速计数器，高速计数器对来自旋转编码器的脉冲信号进行计数，判断其当前位置，到达剔除器位置时剔除器动作，剔除缺瓶箱。同时能够判断是否是连续出现缺瓶箱并能对连续出现的缺瓶箱计数，超过设定的最大连续缺瓶箱数时，自动停止检测并报警，通知操作人员进行检查。

满箱检测控制系统软件部分流程图如下

6.结束语

目前该满箱检测设备已应用于啤酒包装生产现场，目前系统运行良好，其高达99.9％的检验准确率，及快速的检测和剔除功能使其大大提高了包装设备的生产效率；同时也使原专职检测人员得以解放，减轻了劳动强度，受到厂家的欢迎，也为整个啤酒生产过程的优化起了重要的推动作用。