一種容器洗烘灌軋聯動機組控制系統的製作方法

2023-12-04 10:49:16

專利名稱：一種容器洗烘灌軋聯動機組控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種控制系統，具體講涉及一種容器洗烘灌軋聯動機組控制系統。
背景技術：
目前的電控系統的設計及配線存在改進的必要，口服液玻璃瓶洗烘灌軋聯動機組 由間歇式自動清洗機，隧道式遠紅外滅菌乾燥機、柱塞泵灌裝機、多頭3刀軋蓋機四種機器 組成，機間靠網帶、螺杆輸送聯機。現有的電控系統由三個獨立的電控部分(三個電控櫃) 組成。現有的電控系統分立元件多、電源種類多、老式器件多、電器櫃多、指示燈多，開關 多，連接的配線當然也會多，配線環節增多故障可能產生點也隨之增多。分立元件多，電控 系統的電氣性能一致性差，老式器件體積粗大，所需空間較之很大，故現有的電控系統用了 三個電控櫃，成本非常大。滅菌乾燥機電控系統中，電加熱器保護方法採用一個熔斷器保護多個電加熱器， 單個電熱器出現過流，則熔斷器就不會有反應；變頻器的輸出與電機之間，加入交流接觸點 環節，這對變頻器是個故障隱患；溫度控制器的輸出與固態繼電器之間加入繼電觸點環節， 比例積分微分(Proportion Integration Differentiation, PID)功能遭到破壞。現有的電控系統有筆錄儀，但缺少電子籤名功能，更無實時工況顯示功能，不符合 GMP標準(Good Manufacturing Practice，藥品生產管理規範)第八章第一百六十九條中 記載的「雙電」標準須有電子籤名和電子記錄功能。

發明內容
本發明的目的是提供成本下降，符合GMP標準中「雙電」(電子籤名和電子記錄) 的要求，節能環保的容器洗烘灌軋聯動機組控制系統。本發明採用下述技術方案實現本發明的目的一種容器洗烘灌軋聯動機組控制系統，其改進之處在於，所述系統包括檢測元件、 控制元件、執行元件和操作元件；所述檢測元件為非電量測量傳感器；所述控制元件為可 編程控制器PLC ；所述操作元件為觸屏；所述可編程控制器PLC包括CPU單元和擴展單元， 所述擴展單元包括輸出擴展單元和溫度控制單元；所述溫度控制單元與CPU單元連接；所 述可編程控制器PLC的CPU單元分別與非電量測量傳感器、執行元件和觸屏連接；所述溫度 控制單元與執行元件和非電量測量傳感器依次連接成閉環結構。本發明提供的一種優選的技術方案是所述非電量測量傳感器包括接近開關、光 電開關、壓力開關、磁性開關、行程開關、液位開關、液溫開關、溫度傳感器和旋轉編碼器；所 述非電量測量傳感器的接近開關、光電開關、壓力開關、磁性開關、行程開關、液位開關、液 溫開關和旋轉編碼器分別與可編程控制器PLC的CPU單元連接。本發明提供的第二優選的技術方案是所述接近開關包括洗輸入容器少故障檢測 開關、洗垂直故障檢測開關、洗水平故障檢測開關、洗容器翻故障檢測開關、灌一齒碼盤故障檢測開關、灌多齒碼盤檢測開關、灌165°碼盤檢測開關、灌195°碼盤檢測開關、灌輸入 容器少故障檢測開關和灌輸入容器多故障檢測開關；所述光電開關包括灌測容器開關和灌 測容器蓋開關；所述壓力開關包括清洗液液壓檢測開關、循環液液壓檢測開關和洗壓縮空 氣氣壓檢測開關；所述磁性開關為洗翻板氣缸活塞位置檢測開關；所述行程開關包括洗電 氣零位檢測開關、灌輸入星輪位置檢測開關和灌輸出星輪位置檢測開關；所述液位開關為 清洗液箱液位監測開關；所述液溫開關為清洗水箱水溫檢測開關；所述溫度傳感器檢測烘 溫度；所述旋轉編碼器檢測洗凸輪角位移。本發明提供的第三優選的技術方案是所述接近開關中的一齒、多齒、165°和 195°碼盤檢測開關與所述光電開關的測瓶檢測開關配合，測出缺瓶數量及缺瓶位置；所述 行程開關與旋轉編碼器配合；所述行程開關保證機械與電氣同步；所述旋轉編碼器檢測洗 凸輪角位移度數。本發明提供的第四優選的技術方案是所述執行元件包括固態繼電器SSR、變頻 器、電磁閥、電加熱器、風機、交流接觸器、熱繼電器、開關電源、電源開關和斷路器；所述變 頻器包括驅動洗主電機、驅動洗輸入電機、驅動洗輸出電機、驅動洗理瓶電機、驅動烘網帶 電機、驅動灌網帶電機和驅動灌軋主電機；所述電機的驅動對象分別對應洗傳動系統、洗供 水系統、洗傳輸系統、洗理序系統、烘傳輸系統、灌傳輸系統和灌軋傳動系統；所述驅動洗傳 動系統電機為剎車電機；所述風機包括在滅菌乾燥機的入口風機、出口風機和排風風機; 所述電磁閥包括循環水通斷控制電磁閥、蒸餾水通斷控制電磁閥、壓縮空氣通斷控制電磁 閥、敲瓶氣缸控制電磁閥、翻板氣缸控制電磁閥和吸、灌藥通斷控制電磁閥；所述變頻器和 電磁閥與可編程控制器的CPU單元連接。本發明提供的第五優選的技術方案是所述溫度控制單元、固態繼電器SSR、電加 熱器和溫度傳感器依次連接成閉環結構。本發明提供的第六優選的技術方案是所述可編程控制器PLC對所述變頻器採用 串行通信控制；操作指令由所述觸屏傳至PLC再由PLC傳至變頻器；或由所述觸屏直接傳 至所述變頻器。與現有技術相比，本發明達到的有益效果是1、本發明提供的容器洗烘灌軋聯動機組控制系統，針對藥企對設備的要求，由 電子控制代替了電氣控制，電子控制的串行通信實現了電子控制器與執行器之間的雙向 通信，真正達到了資源共享，節省了大量導線，使電子控制系統的集成度提高，節省了裝 配空間；電子控制系統採用了頻率響應快速的可編程控制器，可編程控制器是由歐姆龍 (OMRON)生產的型號CP1H-X40CDR-A的控制器，該控制器除了頻率響應快還具有指令語句 功能加強的優點；2、本發明針對藥企對製備工藝參數設置、變動需靈活和便捷的要求以及設備操作 方簡單的要求，電控系統採用了觸屏，觸屏對設備工況能實時顯示，觸屏的總線控制，實現 了電子籤名和電子記錄，達到了 GMP 「雙電」的要求；3、本發明針對藥企對藥品生產質量的要求，對藥品生產環境適應性要求，電控系 統採用了防護等級高、品質因數高、電氣壽命長的施耐德和歐姆龍的產品；4、本發明針對藥企對設備節能、高效的要求，電氣控制採用了 OMRON公司產的具 有雙PID功能的溫度控制單元，雙PID功能的採用，取代現有電控系統的0N/0FF控制，沒有電流衝擊，溫度控制平穩、連續，控制曲線光滑，達到節能效果，大約能節省20%的能量，符 合節能、減排的要求。


圖1是容器洗烘灌軋聯動機組控制系統的結構框圖。
具體實施例方式圖1是本發明的控制系統的結構框圖，該系統包括檢測元件、控制元件、執行元件 和顯示、操作元件；檢測元件為非電量測量傳感器；控制元件為可編程控制器PLC ；顯示、操 作元件為觸屏；可編程控制器PLC包括CPU單元和擴展單元，擴展單元為溫度控制單元；可 編程控制器PLC的CPU單元分別與非電量測量傳感器中的接近開關、光電開關、壓力開關、 磁性開關、行程開關、液位開關、水溫開關和旋轉編碼器、執行元件中的變頻器和電磁閥以 及觸屏通過現場總線連接；溫度控制單元與執行元件中的固態繼電器、電加熱器以及非電 量測量傳感器中的溫度傳感器依次通過現場總線連接組成閉環結構。可編程控制器PLC包括CPU單元和擴展單元，擴展單元包括輸出擴展單元和溫度 控制單元。非電量測量傳感器包括10個接近開關，分別為⑴洗輸入瓶少故障檢測開關⑵ 洗垂直故障檢測開關( 洗水平故障檢測開關(4)洗瓶翻故障檢測開關( 灌一齒碼盤故 障檢測開關(6)灌多齒碼盤檢測開關(7)灌165°碼盤檢測開關(8)灌195°碼盤檢測開 關(9)灌輸入瓶少故障檢測開關和(10)灌輸入瓶多故障檢測開關；2個光電開關，分別為灌測瓶開關和灌測蓋開關；3個壓力開關，分別為(1)洗蒸餾水水壓檢測開關(2)洗循環水水壓檢測開關和 (3)洗壓縮空氣氣壓檢測開關；1個磁性開關，為洗翻板氣缸活塞位置檢測開關；3個行程開關，分別為(1)洗電氣零位檢測開關(2)灌輸入星輪位置檢測開關和 (3)灌輸出星輪位置檢測開關；1個液位開關，為洗水箱水位監測開關；1個水溫開關，為洗水箱水溫檢測開關；1個溫度傳感器，檢測烘溫度；以及1個旋轉編碼器，檢測洗凸輪角位移。執行元件包括固態繼電器SSR、變頻器、電磁閥、電加熱器、風機、交流接觸器、熱繼 電器、開關電源、電源開關和斷路器；變頻器包括1個驅動洗主電機、1個驅動洗輸入電機、1 個驅動洗輸出電機、1個驅動洗理瓶電機、1個驅動烘網帶電機、1個驅動灌網帶電機和1個 驅動灌軋主電機；電機的驅動對象分別對應洗傳動系統、洗供水系統、洗傳輸系統、洗理序 系統、烘傳輸系統、灌傳輸系統和灌軋傳動系統；驅動洗傳動系統電機為剎車電機；風機包 括在滅菌乾燥機的1個入口風機、1個出口風機和1個排風風機；電磁閥包括循環水通斷控 制電磁閥、蒸餾水通斷控制電磁閥、壓縮空氣通斷控制電磁閥、敲瓶氣缸控制電磁閥、翻板 氣缸控制電磁閥和吸、灌藥通斷控制電磁閥。以口服液玻璃瓶洗烘灌軋聯動機組控制系統為例，具體說明本發明的
具體實施例方式機械部分的傳動系統、傳輸系統加上水氣路系統和溫度系統構成完整的口服液玻 璃瓶洗烘灌軋聯動機組，其中敲瓶、翻板結構在傳輸系統內。口服液玻璃瓶洗烘灌軋聯動機組控制系統在操作工電啟動指令發出後，自動完成 四大系統的驅動和控制，同時現場總線電控系統實時監控設備各元件各環節的故障發生並 立即啟動保護，並且對工況能夠實時顯示。(一 )驅動、溫度加熱元件的設置1、現場總線電控系統驅動元件設置①電機8個驅動對象為洗傳動系統、洗供水(循環水)系統、洗傳輸系統、洗理序系統、烘傳輸 系統、灌傳輸系統和灌軋傳動系統，其中，驅動洗傳動系統的電機為剎車電機。②風機3個滅菌乾燥機的入口風機、出口風機和排風風機各一個。2、溫度加熱元件①滅菌乾燥機21根遠紅外電加熱器；②自動清洗機水箱3根電加熱器。( 二 )本發明的控制原理1、設備運行保護控制①洗輸入瓶少、垂直、水平、翻瓶故障，氣、水壓力不足，翻板故障，水箱水位低共九 種故障信號，任一信號發出，洗主電機停；②滅菌乾燥機溫度不低於100°C，三個風機工作不停；③灌缺蓋、輸入瓶少④機間發現擠瓶現象，主機停。2、製藥工藝控制製藥工藝控制由可編程控制器中的寫入的程序自動完成①自動清洗機十工位的工位位置檢測控制十工位清洗工藝過程講述瓶子空位——循環水衝洗瓶內壁——循環水衝洗瓶內 壁和外壁——氣吹——蒸餾水衝洗瓶內壁——氣吹——蒸餾水衝洗瓶內壁——氣吹—— 瓶子空位；行程開關與旋轉編碼器配合，行程開關保證機械與電氣同步，旋轉編碼器檢測凸 輪角位移度數。旋轉編碼器實測數據與程序預設的工位數據進行比較，比較結果去控制響 應的水、氣控制電氣閥。②灌裝機無瓶止灌控制a、接近開關中的一齒、多齒、165°和195°碼盤檢測開關與光電開關的測瓶檢測 配合，精確測出缺瓶數量及缺瓶位置；b、可編程控制器依據檢測結果，實時控制相應電磁閥的通斷，實現無瓶止灌功能。3、變頻器啟、停、調速控制採用串行通信控制，操作指令由屏傳至可編程控制器PLC，再由PLC至變頻器，也 可由觸屏直接至變頻器。操作方便、快捷、準確。
4、工況實時顯示控制利用觸屏組態軟體，對機組工況及滅菌乾燥機溫度實時顯示。本發明提供的容器洗烘灌軋聯動機組控制系統由電子控制代替了電氣控制，電子 控制的串行通信實現了電子控制器與執行器之間的雙向通信，真正達到了資源共享，節省 了大量導線，使電子控制系統的集成度提高，節省了裝配空間；本發明中的電控器件大量採用低壓電器國際知名品牌電氣產品，如施耐德的變頻 器、交流接觸器、開關電源，穆勒的電源開關；本發明中的接線端子用了上海向開產的多功 能端子一進九出，與寧波速普產的多用途彈簧連接器；達到了生成成本降低，質量、技術上 升的理想效果，並且本發明的方案符合GMP標準的「雙電」即電子籤名和電子記錄的要求， 導線的減少達到了節能、減排、高效的要求。最後應該說明的是結合上述實施例僅說明本發明的技術方案而非對其限制。所 屬領域的普通技術人員應當理解到本領域技術人員可以對本發明的具體實施方式
進行修 改或者等同替換，但這些修改或變更均在申請待批的權利要求保護範圍之中。
權利要求
1.一種容器洗烘灌軋聯動機組控制系統，其特徵在於，所述系統包括檢測元件、控制元 件、執行元件和操作元件；所述檢測元件為非電量測量傳感器；所述控制元件為可編程控 制器PLC ；所述操作元件為觸屏；所述可編程控制器PLC包括CPU單元和擴展單元，所述擴 展單元包括輸出擴展單元和溫度控制單元；所述溫度控制單元與CPU單元連接；所述可編 程控制器PLC的CPU單元分別與非電量測量傳感器、執行元件和觸屏連接；所述溫度控制單 元與執行元件和非電量測量傳感器依次連接成閉環結構。
2.如權利要求1所述的一種容器洗烘灌軋聯動機組控制系統，其特徵在於，所述非電 量測量傳感器包括接近開關、光電開關、壓力開關、磁性開關、行程開關、液位開關、液溫開 關、溫度傳感器和旋轉編碼器；所述非電量測量傳感器的接近開關、光電開關、壓力開關、磁 性開關、行程開關、液位開關、液溫開關和旋轉編碼器分別與可編程控制器PLC的CPU單元 連接。
3.如權利要求2所述的一種容器洗烘灌軋聯動機組控制系統，其特徵在於，所述接近 開關包括洗輸入容器少故障檢測開關、洗垂直故障檢測開關、洗水平故障檢測開關、洗容器 翻故障檢測開關、灌一齒碼盤故障檢測開關、灌多齒碼盤檢測開關、灌165°碼盤檢測開關、 灌195°碼盤檢測開關、灌輸入容器少故障檢測開關和灌輸入容器多故障檢測開關；所述 光電開關包括灌測容器開關和灌測容器蓋開關；所述壓力開關包括清洗液液壓檢測開關、 循環液液壓檢測開關和洗壓縮空氣氣壓檢測開關；所述磁性開關為洗翻板氣缸活塞位置檢 測開關；所述行程開關包括洗電氣零位檢測開關、灌輸入星輪位置檢測開關和灌輸出星輪 位置檢測開關；所述液位開關為清洗液箱液位監測開關；所述液溫開關為清洗水箱水溫檢 測開關；所述溫度傳感器檢測烘溫度；所述旋轉編碼器檢測洗凸輪角位移。
4.如權利要求3所述的一種容器洗烘灌軋聯動機組控制系統，其特徵在於，所述接近 開關中的一齒、多齒、165°和195°碼盤檢測開關與所述光電開關的測瓶檢測開關配合，測 出缺瓶數量及缺瓶位置；所述行程開關與旋轉編碼器配合；所述行程開關保證機械與電氣 同步；所述旋轉編碼器檢測洗凸輪角位移度數。
5.如權利要求1所述的一種容器洗烘灌軋聯動機組控制系統，其特徵在於，所述執行 元件包括固態繼電器SSR、變頻器、電磁閥、電加熱器、風機、交流接觸器、熱繼電器、開關電 源、電源開關和斷路器；所述變頻器包括驅動洗主電機、驅動洗輸入電機、驅動洗輸出電機、 驅動洗理瓶電機、驅動烘網帶電機、驅動灌網帶電機和驅動灌軋主電機；所述電機的驅動對 象分別對應洗傳動系統、洗供水系統、洗傳輸系統、洗理序系統、烘傳輸系統、灌傳輸系統和 灌軋傳動系統；所述驅動洗傳動系統電機為剎車電機；所述風機包括在滅菌乾燥機的入口 風機、出口風機和排風風機；所述電磁閥包括循環水通斷控制電磁閥、蒸餾水通斷控制電磁 閥、壓縮空氣通斷控制電磁閥、敲瓶氣缸控制電磁閥、翻板氣缸控制電磁閥和吸、灌藥通斷 控制電磁閥；所述變頻器和電磁閥與可編程控制器的CPU單元連接。
6.如權利要求1所述的一種容器洗烘灌軋聯動機組控制系統，其特徵在於，所述溫度 控制單元、固態繼電器SSR、電加熱器和溫度傳感器依次連接成閉環結構。
7.如權利要求1所述的一種容器洗烘灌軋聯動機組控制系統，其特徵在於，所述可編 程控制器PLC對所述變頻器採用串行通信控制；操作指令由所述觸屏傳至PLC再由PLC傳 至變頻器；或由所述觸屏直接傳至所述變頻器。
全文摘要
本發明涉及一種容器洗烘灌軋聯動機組控制系統，該系統包括檢測元件、控制元件、執行元件和操作元件；檢測元件為非電量測量傳感器；控制元件為可編程控制器PLC；操作元件為觸屏；可編程控制器PLC包括CPU單元和擴展單元，擴展單元包括輸出擴展單元和溫度控制單元；溫度控制單元與CPU單元連接；可編程控制器PLC的CPU單元分別與非電量測量傳感器、執行元件和觸屏連接；溫度控制單元與執行元件和非電量測量傳感器依次連接成閉環結構。此方案達到生產成本低，符合GMP「雙電」(電子籤名和電子記錄)的要求並且達到了節能、減排和高效的要求。
文檔編號G05B19/05GK102073298SQ20111002808
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月26日 優先權日2011年1月26日
發明者張立, 徐世佳, 趙為強, 郭寶東, 陳天心 申請人:北京青雲卓立精密設備有限公司