摘要: 扎啤一直是深受消費(fèi)者喜愛的一種飲品，其消費(fèi)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(diǎn)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(jì)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(jià)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(fèi)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(shí)現(xiàn)了半自動(dòng)化作業(yè)，但隨著扎啤消費(fèi)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(jì)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(hào)的清洗機(jī)，其清洗頭都是固定在清洗設(shè)備的工作臺(tái)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(hào)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(qiáng)，能夠清洗各種型號(hào)的扎啤桶，但是其清洗能力只有100-120桶每小時(shí) ，還需要至少兩名工人協(xié)作完成，隨著扎啤消費(fèi)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(jì)

3.1 并聯(lián)式扎啤桶清洗設(shè)備的設(shè)計(jì)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(dòng)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(gè)清洗頭對五個(gè)扎啤桶同時(shí)作業(yè)，完畢后，在短時(shí)間內(nèi)使五個(gè)桶順次改變位置。這樣，當(dāng)五道工序完成好后，五個(gè)桶就清洗完畢了?；谶@種思路，設(shè)計(jì)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(jì)

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(dòng)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(jì)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(jì)

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(shí)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(gè)開關(guān)量輸入和5個(gè)開關(guān)量輸出。騰控T910具有12個(gè)開關(guān)量輸入和8個(gè)開關(guān)量輸出滿足基本的IO口需求，同時(shí)，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(jì)

機(jī)械本體部分（見圖5）主要包括旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)、清洗頭部件、機(jī)架及驅(qū)動(dòng)電機(jī)等。旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)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(gè)桶托，呈360°均布。清洗頭部件是由5個(gè)清洗頭和清洗頭托架組成，托架呈圓環(huán)形，5個(gè)清洗頭按60°用螺栓連接在清洗頭托架上，另外一個(gè)60°位置是空位，留作裝、卸扎啤桶用，以實(shí)現(xiàn)非停機(jī)生產(chǎn)。電機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器、驅(qū)動(dòng)軸與旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)相連。

1.扎啤桶桶托 2.卡具（12個(gè)）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(gè)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(gè)桶均按放在旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，按下啟動(dòng)按扭，電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)扎啤桶蓋與清洗頭對正時(shí)，傳感器檢測到該位置，電機(jī)停轉(zhuǎn)，從啟動(dòng)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(shí)氣缸推動(dòng)清洗頭托架帶動(dòng)5個(gè)清洗頭同時(shí)上升，上升時(shí)間為0.5-1秒，清洗頭同時(shí)對5個(gè)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(gè)清洗頭作業(yè)最長時(shí)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(dòng)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)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(gè)桶的時(shí)間為18-20秒，因此該清洗設(shè)備每小時(shí)可清洗180-200個(gè)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(jì)，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(shí)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。

Design of Beer-barrel-cleaning Machine Based on Tengcon PLC

Wang yin[1]   Li qiang[2]

(1.Southeast University Nanjing 211189  2.Inner Mongolia University of Science and Technology, Baotou 014010)

Abstract: Beer is being one of the most popular drinks to customers, and the trend of its consuming amount is on the increase all over the world. Under this condition, the low efficiency of present beer-barrel-cleaning machine is to be exposed gradually. After studying the present beer-barrel-cleaning machine and its washing method deeply, parallel washing method is put forward and the mechanism of the machine is redesigned based on Tengcon T910. Finally, the cleaning efficiency will be improved to 3-4 times at the most, and the situation stated above is cushioned efficiently.

Keywords: efficiency; parallel washing method; Tengcon PLC

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(diǎn)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(dòng)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(jí)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(jì)數(shù)或1路差分編碼器計(jì)數(shù)

8路DO，觸點(diǎn)容量250V/5A或DC30V/5A

8路AI，16位A/D，可選輸入0-5V或0-20mA

2路AO，12位D/A，可選輸出0-10V或0-20mA

提供1個(gè)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(gè)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(jí)