嵌入式工控電腦在液體灌裝機中的應用

嵌入式工控電腦在液體灌裝機中的應用
作者：吳洋
液體灌裝機廣泛應用于食品，飲料，化工，醫藥等行業，是目前應用非常廣泛的包裝機械之一。運行穩定性，維護的方便性，灌裝的精度、速度是衡量灌裝機控制系統好壞的重要性能指標。本文研究的是一臺用于多數普通流體的4灌頭的液體灌裝機。
灌裝機的動作要求
此灌裝機有4個并行的計量缸．分別連接4個灌裝頭，通過主油缸的往復運動，吸人定璉的液體，然后注入待裝的容器中。在此過程中，需要及時地在主油缸換向時，切換一個3通閥，改變液體的流向。而且，在注入過程中．為加快灌裝速度又不致使液體溢出，當灌裝到滿瓶的90％ 時，要開啟一個串接在注入通路中的節流閥，使注入的流量顯著減小。然后，已裝灌完畢的容器將順序移出，新的空容器順次移人，在此過程中，要準確和及時地控制安裝在容器人口和出口的阻攔板，保證每歡只移人和移出4個容器，同時要確保不管使用哪種形狀的容器，4個灌裝頭都恰好能與容器的瓶口完全吻合，否則輸出報警信號，而且在故障未排除之前，不讓灌裝繼續進行。 最后，灌裝頭在容器到位后應能準確下移，使灌裝頭插入瓶口，灌裝完畢，灌裝頭應迅速上移，使容器能順利移出。

根據控制需求確定I/O點列表
開關量輸入 開關量輸出
DI1 罐裝頭上到位傳感器 DO1 驅動傳送電機
DI2 罐裝頭下到位傳感器 DO2 換向電磁閥
DI3 容器計數傳感器 DO3 節流電磁閥
DI4 計量缸灌滿傳感器 DO4 阻擋閥（1）
DI5 計量缸90%滿傳感器 DO5 阻擋閥（2）
DI6 計量到位傳感器 DO6 灌頭升降電磁閥
DI7 容器到位傳感器1 DO7 計量缸電磁閥
DI8 容器到位傳感器2 DO8 報警
DI9 容器到位傳感器3
DI10 容器到傳感器4
DI11 急停報警

系統設計
系統采用一臺北京凱控科技有限公司生產的CKT-S5730嵌入式觸摸屏工控電腦。北京凱控科技有限公司是一家專業的控制設備研發及制造以及控制方案供應商。公司的自主研發的系列“嵌入式觸摸屏工控電腦”，采用嵌入式系統，組態軟件等先進技術，自帶IO和模擬量輸入，具有行業領先，技術領先，性價比領先等特點，可滿足不同行業的各種控制需求。
CKT-S5730是由一個PAC控制器和一塊5.7寸的彩色LCD觸摸屏及觸摸屏組成。基于PAC思想設計的控制器比PLC有更高速的運算能力，也具有比IPC更好的穩定性。所以說PAC控制器既有PLC的穩定性又有IPC的高速數據綜合處理能力，是未來控制發展的一個方向。CKT-S5730自帶的5.7寸LCD觸摸屏不但方便了人機交互，而且大大降低了設備成本，其價格僅僅相當于PLC加人機界面的一半。CKT-S5730還自帶16路的開關量輸入輸出接口和8路的模擬量輸入輸出接口，以及一個RS232接口一個RS485接口，還有一個10M的以太網接口，可以通過網絡對系統進行遠程監控。
系統通過5.7寸LCD觸摸屏來實現對系統的運行狀況的監控，以及對各項參數的修改，如系統運行時間，包裝數量等等。系統共有四個功能窗口，運行窗口有試機，開機，停機功能按鈕，并可以實時監控系統運行狀況。統計窗口內有三個子窗口，分別顯示系統運行的基本數據指標、系統的詳細運行數據和歷史操作，以及所有輸入輸出點的狀態。鏈接窗口可以實現遠程網絡接入功能，通過遠程接入功能可以在辦公室里或者家里實時監控系統運行狀況或及時的排除系統的故障。幫助窗口提供了操作包裝機的使用說明以及各種故障的排除辦法。
運行窗口

圖1
運行窗口是整個系統默認的的主窗口，其它窗口可以從運行窗口直接進入。運行窗口有點動，啟動，停機三個操作按鈕。點動按鈕的功能是在機器開機正式運行前，按點動按鈕來檢測系統是否正常運行，有無故障。如果出現故障在下面的狀態欄里會顯示故障所在位置。如果沒有故障，可以按啟動按鈕啟動整臺機器工作。停機按鈕的作用是當系統出現緊急情況時，可以按此按鈕強制停機，以減少損失。運行窗口右側有兩個基本設定框和一個計數顯示框，用來對本次運行時間或者灌裝數量進行設定以及對當前灌裝數量實時顯示。
統計窗口

圖2
統計窗口下有三個子窗口，統計，詳細和I/O列表。統計窗口顯示基本的運行信息，包括當前計數，累計總數，本次運行時間，累計運行時間四個運行基本數據。并有清零按鈕可以清除原數據。詳細窗口中詳細的記錄了每日的工作信息，保存所有歷史動作的信息，并能夠支持連接打印機打印數據表格。I/O列表窗口列出所有輸入輸出點的信息和工作狀態，可以幫助操作員更好的了解設備運行情況。

鏈接窗口

圖3
連接窗口可以實現系統與遠程計算機的連接，實現遠程監控和遠程維護。網絡連接功能是PAC區別于PLC的一項高級功能，PLC無法實現的功能在PAC系統中可以輕松實現。遠程維護可以大量節省維護費用，從而為企業節約可觀的維護成本。提高競爭力。
結束語
應用凱控公司的CKT-S5730嵌入式工控電腦的多頭液體灌裝機在應用中完全達到設計要求，運行穩定，故障率低，罐裝精度高，維護方便。眾多PLC不具有的功能和優勢，使得凱控公司的嵌入式工控電腦是理想的PLC控制液體灌裝機升級換代方案。