山东办-吕泓兵-永宏PLC应用于牛奶无菌灌装机

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永宏PLC在牛奶无菌灌装机上的应用台湾永宏电机-上海范堤商贸-厦门永陞科技永宏PLC在牛奶无菌灌装机上的应用FATEKPLCapplicationinMilkasepticfillingmachine吕泓兵台湾永宏电机·上海范堤商贸·厦门永陞科技摘要：本文主要阐述了永宏PLC在牛奶无菌灌装机（OEM客户名称：青岛元泰机械设备有限公司）中的应用，该设备关键工位采用伺服驱动控制，对色标信号进行快速抓取，定位精度要求较高，调速更稳定，深受客户肯定。关键词：永宏PLC、牛奶无菌灌装机Abstract：ThispapermainlydescribestheapplicationofFATEKPLCindoorhingemachine(OEMcustomername:QingdaoyuantaiequipmentCo.,Ltd)Keywords:FATEKPLC、Milkasepticfillingmachine1行业介绍主要用于果汁，果酱和果浆等流体食品的无菌包装，常与无菌机直接相连，可以把经过UHT杀菌后的产品直接灌装在无菌袋中，无菌袋是铝塑复合多层袋，能够有效的隔绝阳光及氧气，最大限度的保证产品品质。11

1永宏PLC在牛奶无菌灌装机上的应用台湾永宏电机-上海范堤商贸-厦门永陞科技图1-1牛奶无菌灌装机2系统设计方案2.1方案背景目前市场上的牛奶无菌灌装机使用的控制系统方案大部分都是PLC+HMI+伺服驱动+变频器，其中PLC使用比较多的品牌有欧姆龙、三菱、西门子、台达、LS，人机界面使用比较多的有威纶、昆仑通、台达等，变频器一般使用欧姆龙、英威腾、易能等；由于永宏PLC与人机界面相较于其它品牌具有较高的性价比，并能提供更好的其它成套产品，对客户具有较高的吸引力，牛奶无菌灌装机系统方案如下表2-1所示：系统方案控制器PLC人机界面HMI变频器INV伺服系统方案一欧姆龙欧姆龙欧姆龙松下方案二三菱威纶通英威腾松下方案三台达台达台达台达方案四永宏永宏易能松下表2-1牛奶无菌灌装机系统方案2.2客户需求根据客户要求，牛奶无菌灌装线包装牛奶无菌灌装设备及超高温杀菌系统、排包检测系统三个部分组成，杀菌系统用热电阻采集温度经由温度模块FBS-6RTD处理给到PLC主机，控制电动阀，达到精确控温，灌装设备比较繁琐，主要由两台步进电机拖动包材，经过无菌处理送到成型机构，成型机构的升降靠电动缸控制，电动缸由伺服控制，驱动缸体精确定位，在指定的位置作出规定的动作；排包检测主要是将成型后的合格产品输出，不合格产品剔除；具体要求如下表2-2所示：要求一系统安全操作要做好要求二包装成型速度可调（单管最高可达3600包/时）要求三各原材料（包纸、PE条等）传输故障报警要求四灌装液位手动可控要求五色标检测要准确快速可靠要求六断纸接纸点检测要求七方便调试…………11

2永宏PLC在牛奶无菌灌装机上的应用台湾永宏电机-上海范堤商贸-厦门永陞科技表2-2牛奶无菌灌装机具体功能要求2.3解决方案根据客户要求及设备的工艺、动作流程，该方案可分为系统硬件设计与软件设计，软件设计包括流程控制、I/O配置和程序设计等三部分，牛奶无菌灌装机设计参数如下表2-3，实物图如下图2-1所示：设计参数控制系统永宏PLC操作界面永宏HMI驱动系统伺服系统/变频器/步进工作效率3600包/时工作环境温度5-40℃/湿度20-90％工作电源AC220V50HZ表2-3牛奶无菌灌装机设计参数图2-1牛奶无菌灌装机效果图11

3永宏PLC在牛奶无菌灌装机上的应用台湾永宏电机-上海范堤商贸-厦门永陞科技基于上述要求，绘制牛奶无菌灌装机系统架构如下图2-2，本方案采用永宏高功能型主机FBs-MAT系列PLC作为控制核心，主要控制设备的整体动作流程（包括与变频器的通讯控制），驱动采用变频器与伺服、步进驱动作为动力核心，为传动机构的动作流程提供动力，上位机采用永宏经济型人机界面HU系列，提供手/自切换、自动运转、手动调试，并可以根据实际工作需要进行各种参数设置。图2-2牛奶无菌灌装机系统架构图3系统硬件设计3.1硬件配置牛奶无菌灌装机系统硬件由永宏FBs-60MAT2-ACPLC控制器，永宏HU102E-00人机界面，变频器，步进电机、光电传感器等外围输入输出线路组成，系统硬件清单如表3-1，系统硬件配置如下图3-1所示：硬件明细表永宏PLC主机1台数字/模拟量扩展3台永宏触摸屏1台变频器1台伺服系统1套传感器16只电磁阀若干气缸若干电气部件若干机械部件若干表3-1牛奶无菌灌装机硬件明细表11

4永宏PLC在牛奶无菌灌装机上的应用台湾永宏电机-上海范堤商贸-厦门永陞科技图3-1牛奶无菌灌装机系统硬件配置3.2机械结构牛奶无菌灌装机的机械结构主要由成型机构，送纸机构，分拣机构、无菌处理四部件构成，成型机构是将送纸机构送过来的筒状的包材包成型，送纸机构根据成型机构发出的指令，铣削部分主要是刀具的装夹，采用变频器驱动，速度可调整，牛奶无菌灌装机整体结构解析如下图3-2所示：11

5永宏PLC在牛奶无菌灌装机上的应用台湾永宏电机-上海范堤商贸-厦门永陞科技图3-2牛奶无菌灌装机整理结构解析图3.3电气控制牛奶无菌灌装机的电气控制采用永宏FBs-MA系列主机作为控制核心，实现对设备各动作流程及变频器的控制，PLC接线原理图如下图3-3所示，PLC电气控制柜接线如下图3-4所示：图3-3牛奶无菌灌装机PLC接线示意图11

6永宏PLC在牛奶无菌灌装机上的应用台湾永宏电机-上海范堤商贸-厦门永陞科技11

7永宏PLC在牛奶无菌灌装机上的应用台湾永宏电机-上海范堤商贸-厦门永陞科技图3-4牛奶无菌灌装机PLC电气控制柜接线图4系统软件设计4.1工艺流程牛奶无菌灌装机的工艺流程主要是传动机构的动作配合，衔接到11

8永宏PLC在牛奶无菌灌装机上的应用台湾永宏电机-上海范堤商贸-厦门永陞科技位，必须配合准确，流程如下：图4-1牛奶无菌灌装机工艺流程图4.3I/O点配置根据牛奶无菌灌装机的工艺流程及控制流程，进行了永宏PLC程序I/O配置，由于点数太多，只挑选一部分作参考，输入点配置如下表4-1所示，输出点配置如下表4-2所示：PLC输入点配置编号批注编号批注X0色标1X11步进拖膜感应X1色标2X12拖膜感应上X8电动缸上行光纤信号X13拖膜感应中X9分割器光纤信号X14拖膜感应下X10电动缸上限…………表4-1PLC输入点配置11

9永宏PLC在牛奶无菌灌装机上的应用台湾永宏电机-上海范堤商贸-厦门永陞科技PLC输出点配置编号批注编号批注Y0电动缸脉冲Y11终端2加热Y1电动缸方向Y12双氧水加热Y2步进脉冲Y13横封高频头加热Y3步进方向Y14竖封高频头加热Y8接线平台加热Y15终端折角Y9PE条加热Y16横封下气缸Y10终端1加热………………表4-2PLC输出点配置4.4PLC功能指令应用4.4.1高速脉冲输出指令永宏PLC高速脉冲输出指令有专用指令FUN140，采用文字书写的形式，对伺服命令表格进行设置、规划，如下：图4-3PLC高速脉冲输出指令设置11

10永宏PLC在牛奶无菌灌装机上的应用台湾永宏电机-上海范堤商贸-厦门永陞科技5结论（实施结果）通过在青岛元泰公司车间的现场调试，跟其技术人员的反复测试，各项功能要求均达到客户满意效果，尤其是PLC通过高速脉冲控制步进的速度，稳定性达到非常高的程序，人机画面采用了较为明显的颜色对比，使操作人员更容易看清操作，变频器通讯的稳定可靠，并且永宏成套的电气产品对客户下一套的订购具有较高的吸引力。现场实际效果图【参考文献】[1]永宏可编程控制器使用手册I和使用手册II.台湾永宏电机股份有限公司[2]永宏PLC编程软件使用手册.台湾永宏电机股份有限公司11