1、 永宏PLC在牛奶無菌灌裝機上的應用 臺灣永宏電機-上海范堤商貿-廈門永陞科技 PAGE 11永宏PLC在牛奶無菌灌裝機上的應用FATEK PLC application in Milk aseptic filling machine呂泓兵臺灣永宏電機上海范堤商貿廈門永陞科技摘要：本文主要闡述了永宏PLC在牛奶無菌灌裝機（OEM客戶名稱：青島元泰機械設備有限公司）中的應用，該設備關鍵工位采用伺服驅動控制，對色標信號進行快速抓取，定位精度要求較高，調速更穩定，深受客戶肯定。關鍵詞：永宏PLC、牛奶無菌灌裝機Abstract：This paper mainly describes the appl

2、ication ofFATEK PLC in door hinge machine(OEM customer name:Qingdao yuan tai equipment Co.,Ltd) Key words: FATEK PLC、Milk aseptic filling machine1 行業介紹 主要用于果汁，果醬和果漿等流體食品的無菌包裝，常與無菌機直接相連，可以把經過UHT殺菌后的產品直接灌裝在無菌袋中，無菌袋是鋁塑復合多層袋，能夠有效的隔絕陽光及氧氣，最大限度的保證產品品質。 圖1-1 牛奶無菌灌裝機 2 系統設計方案2.1 方案背景目前市場上的牛奶無菌灌裝機使用的控制系統方案大部

3、分都是PLC+HMI+伺服驅動+變頻器，其中PLC使用比較多的品牌有歐姆龍、三菱、西門子、臺達、LS，人機界面使用比較多的有威綸、昆侖通、臺達等，變頻器一般使用歐姆龍、英威騰、易能等；由于永宏PLC與人機界面相較于其它品牌具有較高的性價比，并能提供更好的其它成套產品，對客戶具有較高的吸引力，牛奶無菌灌裝機系統方案如下表2-1所示：系統方案控制器PLC人機界面HMI變頻器INV伺服系統方案一歐姆龍歐姆龍歐姆龍松下方案二三菱威綸通英威騰松下方案三臺達臺達臺達臺達方案四永宏永宏易能松下 表2-1 牛奶無菌灌裝機系統方案2.2 客戶需求 根據客戶要求，牛奶無菌灌裝線包裝牛奶無菌灌裝設備及超高溫殺菌系統

4、、排包檢測系統三個部分組成，殺菌系統用熱電阻采集溫度經由溫度模塊FBS-6RTD處理給到PLC主機，控制電動閥，達到精確控溫，灌裝設備比較繁瑣，主要由兩臺步進電機拖動包材，經過無菌處理送到成型機構，成型機構的升降靠電動缸控制，電動缸由伺服控制，驅動缸體精確定位，在指定的位置作出規定的動作；排包檢測主要是將成型后的合格產品輸出，不合格產品剔除；具體要求如下表2-2所示：要求一系統安全操作要做好要求二包裝成型速度可調（單管最高可達3600包/時）要求三各原材料（包紙、PE條等）傳輸故障報警要求四灌裝液位手動可控要求五色標檢測要準確快速可靠要求六斷紙接紙點檢測要求七方便調試 表2-2 牛奶無菌灌裝機

5、具體功能要求2.3 解決方案 根據客戶要求及設備的工藝、動作流程，該方案可分為系統硬件設計與軟件設計，軟件設計包括流程控制、I/O配置和程序設計等三部分，牛奶無菌灌裝機設計參數如下表2-3，實物圖如下圖2-1所示：設計參數控制系統永宏PLC操作界面永宏HMI驅動系統伺服系統/變頻器/步進工作效率3600包/時工作環境溫度5-40/濕度20-90工作電源AC220V 50HZ表2-3 牛奶無菌灌裝機設計參數圖2-1 牛奶無菌灌裝機效果圖 基于上述要求，繪制牛奶無菌灌裝機系統架構如下圖2-2，本方案采用永宏高功能型主機FBs-MAT系列PLC作為控制核心，主要控制設備的整體動作流程（包括與變頻器的

6、通訊控制），驅動采用變頻器與伺服、步進驅動作為動力核心，為傳動機構的動作流程提供動力，上位機采用永宏經濟型人機界面HU系列，提供手/自切換、自動運轉、手動調試，并可以根據實際工作需要進行各種參數設置。 圖2-2 牛奶無菌灌裝機系統架構圖3 系統硬件設計3.1 硬件配置牛奶無菌灌裝機系統硬件由永宏FBs-60MAT2-AC PLC控制器，永宏HU102E-00人機界面，變頻器，步進電機、光電傳感器等外圍輸入輸出線路組成，系統硬件清單如表3-1，系統硬件配置如下圖3-1所示：硬件明細表永宏PLC主機1臺數字/模擬量擴展3臺永宏觸摸屏1臺變頻器1臺伺服系統1套傳感器16只電磁閥若干氣缸若干電氣部件若

7、干機械部件若干表3-1 牛奶無菌灌裝機硬件明細表圖3-1 牛奶無菌灌裝機系統硬件配置3.2 機械結構 牛奶無菌灌裝機的機械結構主要由成型機構，送紙機構，分揀機構、無菌處理四部件構成，成型機構是將送紙機構送過來的筒狀的包材包成型，送紙機構根據成型機構發出的指令，銑削部分主要是刀具的裝夾，采用變頻器驅動，速度可調整，牛奶無菌灌裝機整體結構解析如下圖3-2所示：圖3-2 牛奶無菌灌裝機整理結構解析圖 3.3 電氣控制 牛奶無菌灌裝機的電氣控制采用永宏FBs-MA系列主機作為控制核心，實現對設備各動作流程及變頻器的控制，PLC接線原理圖如下圖3-3所示，PLC電氣控制柜接線如下圖3-4所示： 圖3-3

8、 牛奶無菌灌裝機PLC接線示意圖 圖3-4 牛奶無菌灌裝機PLC電氣控制柜接線圖 4系統軟件設計4.1 工藝流程牛奶無菌灌裝機的工藝流程主要是傳動機構的動作配合，銜接到位，必須配合準確，流程如下： 圖4-1 牛奶無菌灌裝機工藝流程圖4.3 I/O點配置根據牛奶無菌灌裝機的工藝流程及控制流程，進行了永宏PLC程序I/O配置，由于點數太多，只挑選一部分作參考，輸入點配置如下表4-1所示，輸出點配置如下表4-2所示：PLC輸入點配置編號批注編號批注X0色標1X11步進拖膜感應X1色標2X12拖膜感應上X8電動缸上行光纖信號X13拖膜感應中X9分割器光纖信號X14拖膜感應下X10電動缸上限 表4-1

9、PLC輸入點配置PLC輸出點配置編號批注編號批注Y0電動缸脈沖Y11終端2加熱Y1電動缸方向Y12雙氧水加熱Y2步進脈沖Y13橫封高頻頭加熱Y3步進方向Y14豎封高頻頭加熱Y8接線平臺加熱Y15終端折角Y9PE條加熱Y16橫封下氣缸Y10終端1加熱表4-2 PLC輸出點配置4.4 PLC功能指令應用4.4.1 高速脈沖輸出指令 永宏PLC 高速脈沖輸出指令有專用指令FUN140，采用文字書寫的形式，對伺服命令表格進行設置、規劃，如下： 圖4-3 PLC高速脈沖輸出指令設置5 結論（實施結果） 通過在青島元泰公司車間的現場調試，跟其技術人員的反復測試，各項功能要求均達到客戶滿意效果，尤其是PLC通過高速脈沖控制步進的速度，穩定性達到非常高的程序，人機畫面采