引言

    灌裝機尋口技術是針對液體自動化灌裝生產線在包裝空桶輸送至灌裝工為后，包裝空桶桶口與灌裝頭的準確定位的技術，尋口的精準度和穩定性直接影響灌裝生產效率。目前國內200L灌裝機主要采用抱桶旋轉，機械式定位機構進行定位，該定位技術調節過程繁瑣，穩定性較差，針對該缺點，研發一種全新型200L尋口技術，該方式去掉原有繁瑣的尋口機械機構，采用全背景漫反射光電傳感器對旋轉桶口進行二次定位，通過軟件處理解決尋口精準度問題。該尋口方式經過連續72小時連續運行測試，尋口偏差度≦2mm，尋口準確率可達到100%。該技術具有結構簡單、調整方便、精準度高以及穩定性強等優點，大大提高200L灌裝生產線生產效率。

1、尋口機構原理

    尋口機構由抱桶機構、旋轉機構和尋口定位機構三部分組成，其中抱桶機構由抱桶汽缸和連桿機構組成，旋轉機構由抱桶滾輪、傳動鏈條和變頻電機構成;尋口定位由支架和全背景漫反射光電傳感器構成。如圖所示:在空桶輸送到灌裝工位后，輸送輥道停止，抱桶汽缸伸出，連桿帶動抱桶滾輪緊抱空桶。當抱桶汽缸伸出到位后，旋轉變頻電機啟動高速運行，電機通過鏈條帶動滾輪高速旋轉，在滾輪接觸摩擦力的作用下進行空桶高速旋轉，旋轉方向為圖1中箭頭指示方向，當桶口前沿觸碰光電傳感器(PNP型)檢測光線后，由于桶口至桶底距離超出光電傳感器檢測范圍，因此檢測信號突然變0，利用該檢測信號的突變，通過軟件立即啟動中斷指令，中斷指令觸發旋轉變頻電機低速度旋轉，從而空桶在抱桶滾輪的作用下變為低速轉動，由于光電傳感器檢測桶口處信號會存在一定干擾，因此在低速運行段采用軟件對檢測信號進行濾波處理，待到桶口后沿觸發光電傳感器檢測光線，檢測信號突變為1，上升沿到來，旋轉變頻器做一定延時停止，(注:延時與傳感器偏離灌裝頭位置大小有關，可避免傳感器位置頻繁調整)，此時桶口將會精準的停止在灌裝頭正下方。

2、軟件設計

     該控制系統采用西門子S-200系列PLC;尋口定位傳感器采用邦那SQ20FF型全背景光電傳感器;變頻器采用安川J1000系列變頻器;整條線體所用光電傳感器皆采用PNP接法;軟件采用西門子STEP7編寫。軟件的編寫以某項目2#灌裝工位尋口定位為例，首先在初始化過程中調用全局開中斷指令，然后開啟空桶輸送線，即:將輸送線電機執行信號置1;當空桶檢測到位，空桶檢測信號為1時，將輸送線執行信號置0，停止空桶輸送線;然后將抱桶執行信號置1，伸出抱桶汽缸;抱桶動作完成后啟動變頻電機快速并開啟I0.1下降沿中斷(尋口光電檢測傳感器接入PLC的I0.1輸入端)，如果中斷出現，立即調用粗尋口中斷程序，在粗尋口中斷程序中，將調用變頻電機慢速運行指令，然后關閉下降沿中斷，開啟低電平濾波檢測，經過低電平濾波后立即開啟I0.1上升沿精尋口中斷，在上升沿到來后立即調用I0.1上升沿精尋口中斷，在精尋口中斷中調用延時指令并關閉上升沿中斷，當延時定時器觸發后，停止變頻電機運行指令，然后抱桶器執行信號置0，抱桶器收回，尋口程序運行完成。軟件流程圖如圖2所示。

3、觸摸屏界面

    在觸摸屏界面中，設有尋口延時設置界面如圖3所示，在該界面中可對尋口延時時間進行調整，點擊相應數據框，即可彈出輸入鍵盤如圖4所示，在輸入數據后，點擊“storagepa-rameter”按鈕即可完成輸入數據的存儲。

4、運行結果

    以某項目2#灌裝工位實際運行為例，定義I0.1為尋口定位傳感器檢測信號，定義當Q2.2為1，Q2.3為0時，抱桶旋轉變頻電機為高速運行;當Q2.2和Q2.3同時為1時，抱桶旋轉變頻電機為低速運行;該尋口定位技術在實際投入運行中采集信號圖(圖5)所示。由圖5中可看出，在起初尋口電機高速旋轉過程中，尋口光電檢測信號突變為0，桶口前沿出現，此時尋口電機進入慢速運行階段，在檢測到桶口后邊沿出現時，尋口電機做一定延時停止。整個尋口過程用時3.3s，且精度高、穩定性好、具有良好的實用價值。