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1、摘要现如今啤酒及其他碳酸饮料在人们的生活中已占据了重要的地位，从而也带动了灌装机械的发展。啤酒灌装是啤酒生产的最后工序，其装备水平直接影响到啤酒的成品质量、成本、销售效果和企业的经济效益。论文重点围绕啤酒的运送和灌装进行了机构的设计与零件校核。本文首先对所给技术参数包括生产能力、流量、体积等技术参数进行了整理和计算。考虑到加工过程的高效性和可行性，对整体灌装系统进行了初步的机械结构设计，包括运输机构和灌装机构。然后，针对各个零件的配合关系、强度要求以及寿命要求，对各个机构的零件进行结构以及尺寸的设计，并进行了校核，各个零件均符合要求。最后，对啤酒灌装机系统的安装要求和维护措施进行了简要的阐述，
2、保证系统运行的可靠与稳定性，满足生产任务的要求。关键词：啤酒灌装机；机构设计；尺寸；校核；安装；维护各位如果需要此设计的全套内容（包括二维图纸、中英文翻译、完整版论文、程序、答辩PPT）可加QQ695939903，如果需要代做也请加上述QQ,代做免费讲解。AbstractNowadays, beer and other carbonated drinks have occupied an important position in the peoples life, which led to the development of filling machine. Beer filling is
3、 the last process in beer production, and the level of equipment affects product quality, cost, beer sales and economic benefit of the enterprise directly. This article designs a mechanism focusing on the beer delivery and filling. Firstly, the technical parameters including the production capacity,
4、 flow rate, volume and other technical parameters are organized and calculated. The mechanical structure of the whole filling system is designed considering the feasibility and efficiency of the machining process, including the transport mechanism and the filling mechanism.Then, the structure and si
5、ze of each body parts are designed and checked for the cooperation of each part and meeting strength requirements and life requirements, all parts fit the bill.Finally, the installation and maintenance measures of the beer filling machine system are briefly described in order to ensure the reliabili
6、ty and stability of system operation, to meet the production requirements.Key-words: beer filling machine; design; size; check; installation; maintenance 目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题来源及研究的目的和意义11.2 国内外在该方向现状及分析11.3 主要研究内容21.4 技术要求3第2章 机构整体设计42.1 设计思想42.2 灌装机构设计42.2.1 灌装阀设计42.2.2 导轨滑块机构设计52.2.3 辅助零件
7、设计72.3 运输机构设计92.3.1 减速机构设计92.3.2 传送机构设计102.4 本章小结11第3章 零件设计及校核133.1 主轴设计及校核133.1.1 主轴尺寸设计计算133.1.2 主轴材料设计143.1.3 主轴校核143.2 电动机的选择153.3 减速机构带传动设计173.3.1 高速级传送带设计计算173.3.2 低速级传送带设计计算203.4 圆柱齿轮的设计及校核223.4.1 圆柱齿轮的设计计算223.4.2 圆柱齿轮校核计算253.5 滚动轴承的选择及校核293.5.1 主轴滚动轴承的选择303.5.2 主轴滚动轴承寿命计算30第4章 灌装机系统的安装与维护314
8、.1 系统安装314.2 系统维护314.3 安全要求324.4 设计评估与展望32致 谢34参考文献35附录37千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行第1章 绪论1.1 课题来源及研究的目的和意义现如今啤酒及其他碳酸饮料在人们的生活中已占据了重要的地位，从而也带动了灌装机械的发展。啤酒灌装是啤酒生产的最后工序，其装备水平直接影响到啤酒的成品质量、成本、销售效果和企业的经济效益1-3。世界发达国家尤其像美国、德国这样一些啤酒生产大国，气设备制造厂家无不致力于改进和发展新一代的啤酒灌装设
9、备。虽然我国现代啤酒机械制造业起步较迟，但从80年代开始，通过引进日本和德国技术软件，组织消化吸收，已经能生产出接近国际水平的啤酒灌装机生产线，但是仍存在更深层次发展的问题4。所以研究包装机械方面的课题对他们个人和社会都有积极意义，是对学生综合能力的培养和锻炼，尤其是总体设计更是如此。一方面巩固、增长专业知识，培养综合运用知识的能力和动手能力，为以后的工作积累经验，另一方面也可以在课题上有所发现、改进、创新，提出一些建设性的意见。通过灌装机的设计，掌握生产线与专用机构的设计方法，对三维设计软件与二维工程图表达、尺寸与精度设计、工艺、成本等进行综合性的掌握，对提高学生的机械设计能力具有综合锻炼意
10、义。1.2 国内外在该方向现状及分析国外灌装与封口设备向高速、多用、高精度方向发展，目前部分灌装生产线已可以在玻璃瓶与塑料瓶容器（聚酯瓶）、碳酸饮料与非碳酸饮料、热灌装与冷灌装等不同要求和环境下使用5-8。目前碳酸饮料灌装机灌装速度最高已达2000罐/分，德国H&K公司灌装机的灌装阀多达165头、SEN公144头、Krones公司178头，灌装机直径至50.5ml以下。全线的自控水平和全线效率高。在线检测装置和计量装置配套完备，能自动检测各项参数，计量精确。集机、电、气、光、磁为一体的高新技术产品不断涌现9。扩大生产规模以获取更大的经济效益已是当今啤酒生产行业的发展趋势。80年代以来，我国啤酒
11、生产厂家逐步配备能力大于2000瓶/Hd、年产3万吨以上的灌装生产线，啤酒生产企业向大型化展，应该配备相应的大型灌装生产线，目前，国产最大生产能力的灌装线为年产5.6万吨的36000瓶/时线，约相当于2条20000瓶/时线的产量，1条3万6线与2条2万线相比，厂房面积和装机容量约可减少四分之一，当班操作人可减少近1/4。所以，生产规模较大，有条件的啤酒生产企业，都逐步把3万6线作为更新改造或新建扩建的首选设备10-11。当前，不少啤酒厂都把发展规模定位在年产2030万吨的水平上，如果选用36000瓶/时灌装线，就可以达到生产线数为35条这一比较合理的配置格局。但是，生产规模更大，比如年产305
12、0万吨的企业，若仍然配备30000瓶/时灌装线，则显得又不适应。目前，国外已推出生产能力超过60000瓶/时的全单机生产线，年产量可达10万吨以上，最大生产能力的单机如192头的80000瓶/时玻璃瓶灌装机、16头的120000罐/时易拉罐灌装机、72000瓶/时的标机；高达市场8100瓶/时的洗瓶机和杀菌机以及产量箱/时连续式装卸箱机等亦己投放12。如果需要，可以采取双灌装和双标机的布置型式，便可配置成120000瓶/时的生产线。所以我国目前包装机械行业的发展空间比较大，对这行业还应加大科研创新的投资13。1.3 主要研究内容1. 整个灌装过程分析。初步设定啤酒灌装步骤分为啤酒瓶输送啤酒灌装
13、啤酒输出，由此初步将机构设计分为两部分运输机构与灌装机构。 2.选择合理的灌装方式，设计灌装阀，并根据灌装阀的工作原理设计分析啤酒瓶的运动轨迹。3. 根据啤酒灌装机要求的生产能力及灌装的啤酒瓶的体积与高度，结合啤酒瓶的运动轨迹，设计灌装机构。4. 选择适合的电机进行机构控制，并根据电机转速设计减速机构，与灌装机构进行合理连接，保证酒瓶的运送效率和灌装效率达到啤酒灌装机的生产能力要求。5. 对机构中主要零件和部分辅助零件进行校核，保证强度和寿命要求。6. 对已设计的啤酒灌装工艺中的所有机构进行表示，制出所有构件CAD二维图，以及整个灌装机的SOLIDWORKS三维立体图。1.4 技术要求生产能力
14、：3000-4000（瓶小时，500ml瓶）适用瓶高：450-500（mm）适用瓶径：80-100（mm）输瓶带高度：850（mm）自动化程度：半自动第2章 机构整体设计2.1 设计思想整体啤酒灌装机的设计，应具有实用性强、自动化程度高、成本低等特点。初步设计整个灌装设备由灌装机构及运输机构两部分组成，其中灌装机构由灌装阀、主轴、导轨滑块、旋转卡盘等主要零部件组成；运输机构分为三部分传送机构、减速机构以及支撑机构，主要由传送带、减速轮系、电机等零部件组成。2.2 灌装机构设计灌装机构的核心是灌装阀的设计与导轨滑块的设计。其余辅助零件包括主轴、托盘、旋转卡盘、主轴支承轴承、主轴支承轴承、轴承端盖
15、、支撑座等。2.2.1 灌装阀设计由于啤酒灌装过程中会产生二氧化碳泡沫影响灌装，所以设计一个常压灌装阀，利用啤酒自重进行灌装，以确保质量6。灌装阀具体结构如图2-1所示。 图2-1 灌装机构啤酒灌装阀设计灌装前，阀体最下端注液头、气孔均被滑动套筒封闭，灌装时托盘推动啤酒上升，啤酒瓶嘴压着阀体下端的橡胶圈向上运动，通过阀体内部套筒使弹簧压缩，滑动套筒也跟着向上滑动，此时注液孔、气孔同时启，开始注液。啤酒灌装到一定高度时，啤酒对注液孔液封，停止灌装。最后托盘带着酒瓶下降，瓶嘴脱离阀体，结束灌装。2.2.2 导轨滑块机构设计2.2.2.1 导轨设计根据液压确定流速有公式： (2-1)其中 流速，单位
16、 流量系数，与阀门或管子的形状有关，本文中取 面积， 通过阀门前后的压力差，单位 液体密度，啤酒密度设为初步选取储液箱高度为500mm，灌装时选取平均液面高度400mm，灌装阀高度为100mm，故喷头到液面平均高度为500mm。阀门前后压力差为则啤酒经过灌装阀后的流速为每瓶啤酒容积约2500ml，故每瓶啤酒灌装所需时间为初步设想啤酒瓶跟随滑块在导轨上运动，导轨俯视为圆形导轨，输送带与输出带之间相距90，则灌装时间为周期的0.75倍。导轨有上升和下降，时间约为4s，故啤酒瓶绕过导轨需要30s，整个周期为40s。生产能力要求为30004000瓶/时，即0.831.1瓶/s，不妨设为生产1瓶所需时间
17、为1s。则一周需要灌装阀的数量为40。若用四十个电机控制四十个灌装阀的上下移动，定会使整个装置变得繁琐无比，且成本巨大。故依据机械原理所学，滑块在正弦曲线轨道上运动，速度以及加速度均不发生突变，冲击比柔性冲击还小，所以将轨道上升和下降部分设计成俯视图为圆周运动，正视图为正选上升、下降的空间曲线路径。导轨截面形状尺寸直接影响着导轨支架和导轨滑块的形状尺寸，在综合考虑后，最终导轨、导轨支架、导轨滑块的形状尺寸如图2-2所示。图2-2 灌装机构导轨设计此导轨的空间设计函数为：导轨3D草图如图2-3所示：图2-3 灌装机构导轨3D草图导轨的上升、下降轨迹设计成主视为正弦轨迹，俯视为圆弧轨迹的空间曲线以
18、保证冲击减小到最小，因为沿其运动可以确保速度和加速度均不会发生突变。其上升、下降高度由灌装阀以及瓶嘴的尺寸决定，圆周半径由灌装阀的圆周回转半径确定。导轨将四十个托盘的上下运动设计成整体的、不需要人为控制的机构，四十个托盘的运动通过导轨变得更加精确。导轨横截面尺寸如图2-4所示：图2-4 灌装机构导轨横截面示意图2.2.2.2 滑块设计根据导轨形状，设计其配合滑块如图2-5所示：图2-5 灌装机构滑块设计2.2.3 辅助零件设计2.3 运输机构设计运输机构由传送机构、减速机构以及支撑机构三部分组成。由于灌装流量原因，灌装阀绕导轨行进一圈时间为，由此计算得主轴转速为其中传送机构为平带传动，初定带轮
19、直径为300mm，通过与主轴转速的配合计算，保证平带上啤酒瓶速度与托盘线速度相同，可得带轮转速为。为保证啤酒瓶运送与罐装的配合精度，设计为一个电机进行控制，考虑到电机转速一般较大，故需要设计减速机构对电机进行减速。2.3.1 减速机构设计2.3.2 传送机构设计2.4 本章小结 本章根据功能的要求，考虑到成本、可行性、自动化程度等多方面因素，对于啤酒灌装机进行了初步的机械机构设计，给出了系统的设计总图2-13。图2-13 啤酒灌装机构整体装配图啤酒灌装机系统的工作过程如图2-14所示。图2-14 啤酒灌装机工作流程图 由一个电机通过减速机构同时控制主轴和传送机构中带轮的转速，由此保证啤酒生产线
20、上的运送啤酒空瓶效率和啤酒灌装的效率相一致。啤酒瓶由工人放置在传送带上后，又传送机构运送到托盘上，进入灌装程序。此时，旋转卡盘为托盘提供动力，保证托盘在导轨上一定的转速，导轨与滑块此时起到导向作用。通过滑块在导轨上的运动，托盘会推动啤酒瓶在竖直方向上运动，进而挤压灌装阀进行啤酒灌装。当啤酒瓶在导轨上运行一定距离后，啤酒灌装结束，啤酒瓶与托盘脱离，再次进入传送机构，由传送带送出灌装机系统。第3章 零件设计及校核3.1 主轴设计及校核3.1.1 主轴尺寸设计计算主轴是灌装机构中重要零件，在灌装过程中主要起传动与支撑作用。电机通过减速机构控制主轴旋转，主轴通过旋转卡盘可推动托盘绕主轴进行运动，进而使
21、啤酒瓶绕主轴转动。同时，主轴支撑的灌装箱及与其固连的灌装阀也与主轴一起旋转。灌装阀和啤酒瓶与主轴自转角速度一直，保证了灌装的高效率和可靠性。根据灌装流量的计算，旋转卡盘设计直径为2m时，啤酒瓶从上升到下降的时间为2.63s，啤酒恰好灌装完成。旋转卡盘与主轴进行键连接（将此键设为1号键），外壳通过轴承对主轴进行支撑。为保证轴和装在轴上的零件有准确的工作位置，轴上的零件应便于装拆和调整，且轴应具有良好的制造公益性。设计轴的结构尺寸如图3-1所示。图3-1 主轴结构尺寸示意图3.1.2 主轴材料设计轴的材料主要是碳钢和合金钢。由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处
22、理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造轴尤为广泛，其中最常用的是45钢。在低于200摄氏度的工作温度下，各种碳钢和合金钢的弹性模量相差不大，因此在选择钢的种类和决定钢的热处理方法时，主要的依据是强度与耐磨性，而不是轴的弯曲或扭转刚度14。综上所述，考虑到主轴无尘、无腐蚀性、的工作环境，但对强度要求较高，材料选为45钢，进行调质处理。3.1.3 主轴校核3.2 电动机的选择生产中一般采用三相交流异步电动机，其常用电动机的标准见机械设计零件手册（修订版）。在经常起动、制动及反转的场合，要求电动机的转动惯量小且过载能力大，选用鼠笼或绕线式三相起步电动机。电动机结构有开启式、防护式、封闭式和
23、防暴式。根据防护要求选择16。电动机的功率选得是否合适，对其工作和经济性都有影响；如采用额定功率小于工作机要求的功率，就不能保证工作机的正常工作，甚至日电动机长期过载而过早损坏；如果电动机的额度功率大于所要求的功率，则电动机价格高，容量也未得到充分利用，以致造成成本高，而且浪费。通常对在变载荷作用下，稳定、长期连续运行的机械，要求所选用的电动机的额定功率稍大于工作机功率17。还应查处电动机类型和额定功率、相应的转速和安装尺寸。在一般情况下不必校验电动机的发热和起动力矩。3.2.1 低速级传送带设计计算3.3 圆柱齿轮的设计及校核3.3.1 主轴滚动轴承的选择考虑到上述因素，主轴轴承选为8123
24、0推力圆柱滚子轴承，内径为150mm与轴配合，宽度为50mm。3.3.2 主轴滚动轴承寿命计算第4章 灌装机系统的安装与维护4.1 系统安装灌装机，不要求建造基础，只需安装在平整的车间地面上，打好水平基准，保证进瓶带、出瓶带两部分必须处于同一水平基准上25。系统运行之前检查各传动联接件是否运行自如，不得有卡紧干涉现象。进液管保证竖直位置以便于排空及空气的排出。确保各支脚的承载负荷均匀。与主机配套的设备，如电控箱、气液控制箱等一般另外安装。4.2 系统维护日常维护保养要各个运动，配合进行润滑；检查设备各零件位置，若有位置偏差进行即时调整；检查气源压力，如有变化进行调整；开机试运行查看设备运行状态
25、；设备在灌装之前和完毕后，进行卫生处理及润滑，保证设备的卫生标准，对相关模具进行拆洗，存放26。设备每3个月维护保养需要打开主机箱，清洁箱内油污及其它杂物； 逐一检查各紧固部件的紧固情况，如发现松动则立即进行紧固处理； 对灌装机构及各滑动机构加注润滑油进行润滑27；检查电机传送带的磨损情况，更换破损传送带，调整传动带张紧机构，使之大小适度；对灌装阀进行滤芯排放检查，如有必要予以更换；调整各部件间隙并加以紧固。设备每年维护保养需要检查控制柜切断主电源对控制箱进行彻底清洁28；检查所有电缆线，如有损坏加以处理或更换；检查线路连接情况，如有松动或锈蚀加以处理；拆解减速机构，将箱体内的润滑油放出；清洗
26、各传动齿轮，对磨损严重的齿轮予以更换；全部更换新的润滑油；检查传动带的磨损程度，如果严重磨损则予以更换29。4.3 安全要求1. 灌装机必须要安全接地，第一次使用时需先进行调试基本功能及参数。2. 非专业技术人员，请勿进行胡乱检修工作。3. 在给灌装机做卫生清洁时，请勿对电控柜部分进行直接冲洗。4. 本机各安全系统及装置（如防护门、液缸）处于正常工作状态时才能启动操作本设备，且记这些装置不能取消或失灵。5. 开机时操作人员要进行检查，看机械内有无异物，刚开启时要进行试机三次，进行观察有无不良。6. 在机器正常工作时，严禁将手或其它物品放入灌装区域。7. 在对机器进行保养及清洁时、须断开气源和电
27、源。8. 本机在维修故障时，须先进行调试修理，不许在不清楚故障时进行拆卸，否则造成无法正常安装及使用。9. 严禁液缸内无任何材料时，继续工作。10. 在停止加工产品时，要切断设备总电源与气源，否则存在触电危险。11. 本机关闭时，需做好相应的设备清理工作，否则会产生细菌。304.4 设计评估与展望本文设计的啤酒灌装机系统输送机构与灌装机构由一个电机控制运动，保证了两个组成部分很好的联系性，减小了由不同电机转速不稳或其它因素引起的源头误差，有较高的准确定。导轨的升降设计采用正弦曲线，运动过程中是收到的冲击是柔性的，使托盘及啤酒瓶运行可靠稳定，增加了灌装机构的可行性与实用性，在实际生产过程中，减小
28、了滑块与导轨的碰撞和磨损，延长了机构的使用寿命。减速机构中轮系和蜗轮蜗杆的设计缩减了机构的占用空间，标准件的使用便于维修和更换，而且齿轮的承载能力大，保证了运送过程的安全可靠。本文的啤酒灌装机构设计也有一些不足有待改进。导轨形状特殊，制造过程有一些难度，因其为曲线结构，在与滑块的配合中必须加大滑块的配合孔径使其能够顺利地在导轨上升降，这样就降低了平面运行时的稳定性。初步设计的改进措施为设计为双导轨结构来解决此问题。致 谢本课题是在导师黄博教授亲切关怀和悉心指导下完成的，导师以渊博的学识和严谨的治学态度，为学生开拓了研究视野，丰富了专业知识。先生谦逊无私的高尚品质、朴实真诚的做人原则和一丝不苟的
29、敬业精神，对学生将永远的鞭策。在我毕业设计期间，黄博老师在学习、生活上都给予了我极大的关怀和鼓励。从论文选题、实验仿真到最后论文的撰写，黄博老师都做了悉心的指导，并提出了许多宝贵的建议。藉此完成之际，借此机会谨向尊敬的黄博老师致以最衷心的感谢!感谢论文中参考的参考文献的作者；对于提供论文中隐含的上述提及的支持者以及研究思想和设想的支持者表示感谢。特别感谢研究所实验室老师和师兄、师姐为我论文的完成提供了许多帮助。感谢我的同学和朋友的支持和帮助！在求学期间，我的亲属和朋友对我给予了无微不至的关怀，对此，我也表示深深的感谢！详情请看最后一页参考文献1 周开勤.机械零件手册M.高等教育出版社，2000
30、2 张伟安全自动回转式灌装机M轻工机械，2002，第二期：42-433 刘基农高速全自动灌装机P中国专利：881056758，1989-09-064 申志勇.影响啤酒灌装机灌装效果的因素分析.包装与食品机械2005(23) .5 王旭，王积森机械设计课程设计M机械工业出版社，2003 6 成大先.机械设计手册单行本减（变）速器电机与电器M.化学工业出版社，2004.1 4 李诗龙FX12型旋盖机的设计M包装机械，2000，第三期：24-267 濮良贵,纪明刚.机械设计（第七版）M.高等教育出版社，20018 刘基农运用价值分析设计高速全自动灌装机咨询服务，第一期：30-349 Pattemor
31、eSeal for a stuffing box with lubricant dispensingSealing Technology，October 200510 朱建兵全自动灌装机P中国专利：2009200366972，2010-1-1311 史革盟.啤酒灌装机贮液缸液位控制及仿真设计.机电工程技术2007(36) 12 徐灏机械设计手册M北京：高等教育出版社，199113 郭清富，刘春华，郭明哲等自动灌装机P中国专利：962239305，1998-03-1114 U.RockWater bottle comprising seal that can be operated with o
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33、课程设计指南.机械工业出版社.2002年.19 薛恒明. 数控机床功能部件的发展有广阔市场.制造技术与机床.200(12)：23-2420 梅顺齐，杜雄星旋盖机磁力旋盖头的分析与设计M磁性材料及器件：32-3421 刘美玲，雷振德机械设计基础M北京：科学出版社，200522 韩进宏互换性与技术测量M机械工业出版社，200423 Park I W, Kim J Y, Lee J. Mechanical Design of the Humanoid Robot Platform, HUBO J. Advanced Robotics, 2007, 21(11): 1305-132224 孙桓，陈作模
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36、装啤酒。啤酒灌装、压盖机的工作效率和自动化程度的高低直接影响啤酒的日产量。为了满足我国啤酒行业日益扩大生产规模的需求和啤酒现代化灌装机械高速灌装的要求，国内各啤酒生产厂家都在积极寻求或改造本单位的啤酒灌装生产设备，使其成为具有良好的使用性能，先进的技术水平及高生产效率、运行稳妥可靠、维护成本低的啤酒现代化灌装机。2. 啤酒灌装、压盖机工作原理和控制部分构成液体灌装机按灌装原理可分为常压灌装机、压力灌装机和真空灌装机。啤酒灌装、压盖机采用压力灌装方法，是在高于大气压力下进行灌装，贮液缸内的压力高于瓶中的压力，啤酒液体靠压差流入瓶内。目前国内外实现灌装工艺路线基本上是：利用回转酒缸产生的旋转运动，
37、使安放在酒缸槽位上的空瓶通过机械机构将固定在酒缸上部的欲抽真空阀打开，对已封好的瓶子进行抽真空处理，拨转外操作阀杆，打开气阀，对瓶内充填CO2气体，抽真空凸轮继续打开真空阀，将瓶内空气与CO2混合气体抽出，气阀再次打开，对瓶内充填CO2气体，灌装阀内的液阀在瓶内压力接近背压气体压力时打开，酒液顺瓶壁注入瓶内，通过气动或电动控制灌装阀实现啤酒的灌装。当今国际先进的啤酒灌装、压盖机的控制系统主要由光电开关位置检测部分、走瓶带、酒缸转速的变频调速部分、主控由可编程控制器、触摸屏等组成。灌装、压盖机的机械结构装置与PLC可编程控制、变频无级调速、人机界面等现代自动控制技术手段完整的结合，形成机电一体化
38、。3. 控制部分改造方案国内很多啤酒厂家现使用的灌装、压盖机的控制系统的自动化程度参差不齐；所有手动按钮和工艺开关都设置在一个操作箱的面板上，PLC控制器大都为日本OMRON公司或三菱公司的早期产品，设备连锁控制、保护设置少，加之啤酒灌装的现场环境恶劣，潮湿度大，使开关等接触触点锈蚀严重，系统的信号检测部分故障率较高，造成设备控制系统运行的可靠性低，设备正常运行周期短等现象。以实际改造的丹东鸭绿江啤酒有限公司的灌装、压盖机的控制系统为例，介绍改造方法，阐明改造这类设备的控制思想和思路；根据现场的实际工艺条件，重新编写了PLC的运行程序。针对啤酒灌装、压盖机控制系统的实际状况，并根据现场的实际工
39、艺条件，重新设计了设备的PLC控制系统。这种改造方法和思路同样可以应用与其他液体介质灌装设备的改造。 3.1 系统硬件配置使用日本三菱公司的FX2N128MRPLC替换原系统使用的2台OMRON公司的C60P PLC，原系统的PLC由于是老型号产品，和计算机联机需要配置特殊的通讯转换器，系统需要增加外部I/O输入点时，扩展模块备件较难寻。FX2N128MRPLC是集成128点I/O的箱体式控制器，具有运算速度快，指令丰富、性能价格比高、联机编程简单、扩展方便等优点，是三菱FX系列中功能最强的小型控制器。 (1) 采用三菱公司的900系列的970GOT人机触摸屏替换原系统使用的面板按钮并监控显示
40、设备的运行工作参数。970GOT HMI为高亮度的16色显，通过汇流连接和FX2N128MRPLC的CPU直接连接，实现快速回应。具有许多维护功能，如列表式编辑功能、梯形图监控(故障查找)功能、系统监控功能等用来查找故障和维护PLC系统。 (2) 灌装、压盖机的变频器在改造中没有更换，现场检测信号的手段仍然采用开关式检测，因检测开关长期工作在湿度很大的场合，因此选择电容式的接近开关，根据PLC I/O端子的接线方式，选择PNP型的接近开关。 3.2. 系统程序设计PLC控制器的程序设计重点和核心是围绕着酒缸的旋转速度控制和酒缸上60个瓶位相关位置的检测移位、破瓶、空瓶瓶位相关位置的检测移位和相
41、关灌装阀等的控制。其中的瓶位移位检测程序中，采用了三菱PLC位左移指令。 瓶位移位检测，采用PLC位左移指令，这条指令是整个子控制程序的核心之一，主电机和瓶位检测开关同步检测移动的酒瓶，主电机每转一周，正好对应酒缸转过一个瓶位，PLC内部单元内对应这60个瓶位的单元为M500M559，单元个数用第一个字母K设置为K60，每次变化一位用第二个字母K设置为K1，M50反应了瓶位的空、缺位置，并将检测到的这个位置以电机转速的频率移位下去，在内部相应的 单元内置1或0，控制相应的阀门和搅拌瓶盖的电机的开与停。系统在连续检测90个空瓶位后,停止搅拌瓶盖的电机的运行,检测瓶位的个数可以根据用户的要求任意设
42、定。出瓶位检测。回转酒缸通过压力往瓶内背压装酒的过程中，空瓶在背压后,可能由于瓶子本身裂纹等原因导致突然爆瓶,这就需要检测出爆瓶瓶子的位置,在这个瓶位的位置进行打开吹扫电磁阀,喷出压缩空气,将瓶位上的碎瓶片吹离位置,在连续吹扫几个瓶位后,在打开喷射电磁阀,喷射出高压水注,在对破瓶位置周围瓶位连续喷射几个瓶位。破瓶检测和瓶位检测开关同步检测移动的破瓶，主电机每转一周，正好对应酒缸转过一个瓶位，PLC内部单元内对应这20个破瓶位的单元为M600M619，单元个数用第一个字母K设置为K20，每次变化一位用第二个字母K设置为K1，M52反应了破瓶的位置，并将检测到的这个位置以电机转速的频率移位下去，在
43、内部相应的 单元内置1或0，控制相应的喷射和吹扫电磁阀开与停。连续喷射和吹扫电磁阀的开听、停时间可以根据工艺要求任意设定。系统自动化运行可靠的保障就是控制进出瓶盖的同步跟踪，既准确检测电机转速检测开关、破瓶检测开关和进瓶检测开关三个条件。970GOT人机触摸屏操作终端机的软件采用三菱公司的GT WORKS软件包，其中GT Designer是一个用与整个GOT9000系列的绘图套装软件。该软件包操作简单，事先可在个人计算机上组态并仿真调试，完毕后下载至人机操作终端机。同时，因为人机界面又具有触摸屏的作用，将常用的开关设在显示屏上，方便操作。还可并以增加一些功能，如设置报警信息等。4改造后控制系统
44、功能系统正常运行时，机器为自动控制，根据进出瓶带上瓶的满缺，按设定速度或慢速运行，进瓶档瓶，无瓶不下盖，爆瓶自动冲洗，灌装位置自动背压，下盖输盖系统的自动开停和安全保护等动作的协调联锁。原来所有按钮的操作改造后都在触摸屏上进行。5控制系统检测状态的监控功能进瓶检测开关和破瓶检测开关通过检测每个压瓶部分上面的小铁片的位置，产生光电脉冲输出，再有PLC采集，由于每个压瓶部分上面的小铁片的位置是活动的，在机器运行一段时间后，压瓶部分上面的小铁片和检测开关的位置发生位移，造成检测开关误判断，如没瓶判断为有瓶，爆瓶漏检、误检等造成输出失误，使PLC产生误动作，造成如背压、爆瓶吹、洗、瓶盖搅拌系统控制失灵
45、等故障现象。在改造前的日常生产过程中，碰到这种现象时，操作工只能将各个功能开关或按扭打到手动控制档位，使机器设备工作在无监控状态下，机器失去自动控制功能。造成了很大的生产原料如气、水、酒的浪费。只能在生产的间歇，才能由维修钳工和电工根据检测开关上的小发光二极管的亮和灭通过调整位移距离只有58mm的检测开关的安装位置，来修正检测开关和小铁片的间隙。这种检测手段非常落后，调整后的效果反应致后，不能及时反应调整结果。针对这种检测状况，结合改造后的灌装、压盖机控制系统的配置，新增了这部分检测功能，并集成在人机触摸屏中，完成瓶位检测。在人机触摸屏的界面分页显示屏上，可以分别时关、搅拌电机等电磁阀的开关状
46、态都以不同颜色来显示，非常直观。 增加这套系统功能的是为保证灌状压盖机的自动化控制系统正常运行而专门设计的。6结束语 改造后的控制系统大大地简化了复杂的机械结构，经现场运行情况和控制效果检验，系统的自动化程度达到了设计要求，大大减少了操作人员的劳动强度，使啤酒灌状的日产量比过去提高30%以上，故障率大大减低。体现了现代设备的自动控制技术。是在消化、吸收当今工业控制的先进技术的基础上加以创新、研制而成的目前国内技术最先进的灌装控制系统。附录2 英文参考文献Beer filling, Gland machine PLC control systemMin Zhao, D. Brynn Hibber
47、t, J. Justin Gooding School of Chemistry, University of New South Wales, Sydney, NSW 2052, AustraliaReceived 6 April 2005; received in revised form 23 May 2005; accepted 25 May 2005Available online 14 July 20051. IntorductionMalt beer production process is divided into manufacturing, manufacturing w
