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    摘要: 扎啤一直是深受消費者喜愛的一種飲品，其消費在全球均有增長的趨勢，在此形勢下，現(xiàn)行扎啤桶清洗設(shè)備清洗效率低的缺點必將日益凸顯。在對現(xiàn)行扎啤桶清洗設(shè)備和清洗方法充分分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行了研究，提出了一種基于北京騰控科技有限公司T910系列PLC的并聯(lián)清洗方法，重新設(shè)計了扎啤桶清洗機(jī)的結(jié)構(gòu)，其清洗效率將提高3-4倍，可以有效緩解上述狀況。

   關(guān)鍵詞：效率；并聯(lián)清洗方法； 騰控PLC

   1 引言

   扎啤是沒有經(jīng)過發(fā)酵的啤酒，是一種純天然、無色素、無防腐劑、不加糖、不加任何香精的優(yōu)質(zhì)飲品，營養(yǎng)價值極高 。扎啤桶清洗設(shè)備是隨著扎啤的普及而研制開發(fā)的。隨著人們生活水平的不斷提高，對扎啤的消費量也逐年猛增，扎啤桶的清洗問題也隨之顯露，雖然市場上現(xiàn)行的扎啤桶清洗設(shè)備已經(jīng)采用了PLC控制，實現(xiàn)了半自動化作業(yè)，但隨著扎啤消費的進(jìn)一步增大，扎啤桶的清洗效率低的問題也必將漸漸凸顯。本文提出了一種基于北京騰控科技有限公司T910系列PLC的并聯(lián)清洗方法，重新設(shè)計了扎啤桶清洗機(jī)的結(jié)構(gòu)，使得清洗效率有了很大的提高，有效克服了清洗效率低的問題。

   2 現(xiàn)行清洗設(shè)備分析

   2.1現(xiàn)行清洗設(shè)備結(jié)構(gòu)特征

   典型的清洗設(shè)備如青島華英啤酒設(shè)備有限公司生產(chǎn)的各種型號的清洗機(jī)，其清洗頭都是固定在清洗設(shè)備的工作臺上。當(dāng)扎啤桶安放在清洗頭上后，靠安裝在機(jī)架上方的氣壓缸下壓扎啤桶，使清洗頭將桶蓋頂開，然后進(jìn)行相關(guān)作業(yè)。

   2.2現(xiàn)行清洗設(shè)備的清洗原理

   雖然現(xiàn)行清洗設(shè)備的生產(chǎn)廠家和產(chǎn)品型號均有所不同，但是其清洗過程都是相似的，其清洗工藝如圖1所示。
   
               
                              
                                  圖1 現(xiàn)行清洗設(shè)備的清洗工藝

   盡管現(xiàn)行扎啤桶清洗設(shè)備的通用性較強，能夠清洗各種型號的扎啤桶，但是其清洗能力只有100-120桶每小時 ，還需要至少兩名工人協(xié)作完成，隨著扎啤消費量的增大，這樣的清洗效率是比較低的。

   3 并聯(lián)式扎啤桶清洗設(shè)備設(shè)計

   3.1 并聯(lián)式扎啤桶清洗設(shè)備的設(shè)計原理

   如果將這種現(xiàn)行的清洗方法定義為串聯(lián)清洗方法，所謂的串聯(lián)清洗方法是指清洗動作順次進(jìn)行，即當(dāng)扎啤桶安裝后按照圖1清洗工藝順序進(jìn)行，然后停機(jī)卸桶。這里所提出并采用的是并聯(lián)清洗方法。所謂的并聯(lián)清洗方法，清洗工藝中有五道工序，就設(shè)置五個清洗頭對五個扎啤桶同時作業(yè)，完畢后，在短時間內(nèi)使五個桶順次改變位置。這樣，當(dāng)五道工序完成好后，五個桶就清洗完畢了。基于這種思路，設(shè)計了一套新的并聯(lián)式扎啤桶清洗設(shè)備。

  3.2 并聯(lián)式扎啤桶清洗機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

  本套設(shè)備共包含三大部分：液壓系統(tǒng)（清洗泵系統(tǒng)部分）、電氣控制系統(tǒng)和機(jī)械本體部分。如圖2所示。
 
                     
 
                                  圖2 清洗機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

   3.2.1 清洗機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計

   液壓系統(tǒng)包括清水泵、熱堿水泵和消毒水泵以及管路及其附件，以及氣動閥門。按照并聯(lián)清洗方法和圖1所示清洗工序的要求，設(shè)計液壓原理圖如圖3所示。
 
                     
                         
                                   圖3 清洗機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖

   3.2.2 清洗機(jī)電氣系統(tǒng)設(shè)計

   電氣系統(tǒng)以騰控PLC為核心，包括騰控T910 PLC、電磁閥、光電傳感器、交流接觸器、電機(jī)等，實現(xiàn)電控制氣，從而氣控制氣或氣控制液的氣、電、液相互控制的電氣控制方式。

   在本電氣系統(tǒng)中需要4個開關(guān)量輸入和5個開關(guān)量輸出。騰控T910具有12個開關(guān)量輸入和8個開關(guān)量輸出滿足基本的IO口需求，同時，T910能夠適應(yīng)不同惡劣環(huán)境，具有較寬的溫度使用范圍。圖4是T910接線圖。
  
                   
 
                                   圖4 騰控T910 接線圖

  3.2.3 清洗機(jī)機(jī)械本體創(chuàng)新設(shè)計

  機(jī)械本體部分（見圖5）主要包括旋轉(zhuǎn)工作臺、清洗頭部件、機(jī)架及驅(qū)動電機(jī)等。旋轉(zhuǎn)工作臺由桶托和桶托支架組成，其中桶托用來固定扎啤桶，而桶托支架用來固定6個桶托，呈360°均布。清洗頭部件是由5個清洗頭和清洗頭托架組成，托架呈圓環(huán)形，5個清洗頭按60°用螺栓連接在清洗頭托架上，另外一個60°位置是空位，留作裝、卸扎啤桶用，以實現(xiàn)非停機(jī)生產(chǎn)。電機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器、驅(qū)動軸與旋轉(zhuǎn)工作臺相連。

   1.扎啤桶桶托 2.卡具（12個）3.軟管接頭 4.清洗頭托架 5.氣缸 6.聯(lián)軸器 7.機(jī)架 8.齒輪減速電機(jī) 9.電機(jī)安裝附件 10.機(jī)架附件 11.清洗頭 12.軸 13.桶托支架
  
                   
                             圖5 機(jī)械本體部分

  3.3 并聯(lián)式扎啤桶清洗設(shè)備的工作過程

   如圖5所示，本清洗設(shè)備設(shè)有6個工位，分別為空位、排殘酒、進(jìn)出清水、進(jìn)出熱堿水、進(jìn)出消毒水、二氧化碳背壓。當(dāng)六個桶均按放在旋轉(zhuǎn)工作臺上，按下啟動按扭，電機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)工作臺轉(zhuǎn)動，當(dāng)扎啤桶蓋與清洗頭對正時，傳感器檢測到該位置，電機(jī)停轉(zhuǎn)，從啟動到檢測到正確位置需要0.5-1秒。桶與清洗頭對正后，即電機(jī)停轉(zhuǎn)的同時氣缸推動清洗頭托架帶動5個清洗頭同時上升，上升時間為0.5-1秒，清洗頭同時對5個桶進(jìn)行作業(yè)（除了空位上的桶）。清洗頭1氣沖排殘酒，需要4秒；清洗頭2高壓清水沖4秒，氣沖排水7秒；清洗頭3高壓熱堿水3秒，氣沖排熱堿水6秒；清洗頭4高壓進(jìn)消毒水4秒氣沖排消毒水7秒；清洗頭5進(jìn)行二氧化碳背壓需要6秒，故這5個清洗頭作業(yè)最長時間為4秒加7秒為11秒，即公共周期為11秒。11秒后清洗頭下降需0.5-1秒，清洗頭下降后電機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)工作臺旋轉(zhuǎn)60°被傳感器檢測到，這需要0.5-1秒，故折合清洗一個桶的時間為18-20秒，因此該清洗設(shè)備每小時可清洗180-200個桶。

   4 結(jié)束語

   本文采用北京騰控T910系列PLC，對現(xiàn)行扎啤桶清洗機(jī)進(jìn)行重新設(shè)計，提出了并聯(lián)清洗方法。并聯(lián)式扎啤桶清洗機(jī)和現(xiàn)行的清洗設(shè)備最高效率比為200/120。若當(dāng)工人人數(shù)相同，在工時也相同的情況下，并聯(lián)式扎啤桶清洗機(jī)的清晰效率將比現(xiàn)行的提高3-4倍，有效緩解了現(xiàn)行扎啤桶清洗設(shè)備效率低的狀況。

   參考文獻(xiàn)

[1] 青島啤酒股份有限公司http://www.tsingtao.com.cn
[2] 青島華英啤酒設(shè)備有限公司 www.qingdaohuaying.com
[3] 佚名. 扎啤桶的優(yōu)點及桶裝技術(shù)[J]，中國食品工業(yè)，1998，(12)
[4] 王冬梅. 啤酒灌裝生產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D]，西安理工大學(xué)， 2001

  騰控T910 PLC簡介：

   T-910工業(yè)級以太網(wǎng)一體化可編程控制器，支持IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的編程環(huán)境12路DI，光電隔離?？杉孀?路高速計數(shù)或1路差分編碼器計數(shù)8路DO，觸點容量250V/5A或DC30V/5A8路AI，16位A/D，可選輸入0-5V或0-20mA2路AO，12位D/A，可選輸出0-10V或0-20mA提供1個10M/100M以太網(wǎng)接口，支持MODBUS/TCP協(xié)議，支持IEC870-5-104協(xié)議2個RS232/RS485接口和1路RS485接口，支持MODBUS協(xié)議或者自由口編程AC90～264V供電，最大功耗小于12W對外提供1路直流24V電源，最大功率5W工作環(huán)境 工作溫度：-40℃～85℃ 濕度：5%～95%RH無凝露，IP20防護(hù)通過CE認(rèn)證，IEC Ⅲ級

   關(guān)于騰控科技（www.tengcon.com ）：

   北京騰控科技有限公司，其前身北京易控微網(wǎng)科技有限公司成立于2002年，下轄包括易控微網(wǎng)、騰控自動化、騰控智儀等子公司，產(chǎn)品涉及PLC、RTU、通信網(wǎng)關(guān)、人機(jī)界面等諸多產(chǎn)品線。從西氣東輸?shù)綂W運工程、從唐家山堰塞湖到各大油田油井監(jiān)控、從寶鋼到揚子石化等大型企業(yè)，都有騰控科技的足跡。公司產(chǎn)品以年銷量近萬套的驕人業(yè)績躋身于國內(nèi)行業(yè)前列，贏得了眾多用戶和合作伙伴的長期肯定與支持！