劉春玲 何秀媛

摘 要：隨著現(xiàn)代灌裝技術(shù)的日益發(fā)展，飲料灌裝越來越趨于自動化。然而，一些小食品廠還未能實(shí)現(xiàn)飲料灌裝的自動控制，進(jìn)而帶來飲料灌裝的各種問題，因此需要設(shè)計(jì)自動飲料灌裝機(jī)。本設(shè)計(jì)以小食品廠飲料灌裝生產(chǎn)線為背景，對當(dāng)今自動控制的原理和應(yīng)用進(jìn)行了研究、吸收，并充分利用現(xiàn)代電子、電動閥門、傳感測控等方面的技術(shù)成果，設(shè)計(jì)了飲料自動灌裝機(jī)。

關(guān)鍵詞：自動控制 電動三通閥門 紅外光電開關(guān)

中圖分類號：TH166 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（a）-00-02

隨著自動控制技術(shù)的不斷發(fā)展，飲料灌裝越來越趨于自動化。目前，大型食品廠在飲料灌裝方面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全自動生產(chǎn)線。然而，一些小的食品廠由于生產(chǎn)規(guī)模小，無法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的自動化生產(chǎn)線，因此，還未能夠?qū)崿F(xiàn)飲料的自動灌裝，生產(chǎn)過程不能實(shí)現(xiàn)自動控制，多個環(huán)節(jié)需要人工操作。由于人工操作會帶來很多不便之處，例如：精確度不高，有生理疲勞周期，工作效率低等。此外，工人工作環(huán)境得不到改善，工作量大，以及沒有充分發(fā)揮勞動力資本。飲料灌裝機(jī)沒有實(shí)現(xiàn)自動控制，達(dá)不到既能節(jié)約原料又省時高效的目的。為了和市場上同類產(chǎn)品競爭，就必須提高企業(yè)生產(chǎn)效率，因此，傳統(tǒng)的人工手動操作已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足企業(yè)革新的需要。我的設(shè)計(jì)就是克服以上困難，實(shí)現(xiàn)飲料灌裝的自動控制。

1 自動灌裝計(jì)量方案設(shè)計(jì)

1.1 總體流程簡圖

2 計(jì)量方案

整個灌裝過程使用紅外光電開關(guān)實(shí)現(xiàn)液位自動控制，當(dāng)飲料達(dá)到在灌裝瓶中的預(yù)期位置時，紅外光電開關(guān)將接收并發(fā)出信號，由此驅(qū)動電動三通閥門，來控制高壓飲料的輸送，由此實(shí)現(xiàn)飲料的自動灌裝。

3 電動三通閥門的設(shè)計(jì)

3.1 電動閥門簡介

4 紅外線光電開關(guān)

4.1 紅外光電開關(guān)簡介

紅外光電開關(guān)是一種新型的非接觸無損檢測電子開關(guān)，是利用人眼不可見（波長為780 nm～1 mm）的近紅外線和紅外線的來檢測、判別物體。它工作于紅外波段范圍，其峰值波長為0.93 μm，在透明大氣和輕煙薄霧中的穿透性和傳輸性能要比可見光強(qiáng)。

在不同的場合使用不同的光電開關(guān)，例如在電磁振動供料器上經(jīng)常使用光纖式光電開關(guān)，在間歇式包裝機(jī)包裝膜的供送中經(jīng)常使用漫反射式紅外光電開關(guān)。

4.2 紅外光電開關(guān)的選擇

漫反射紅外光電開關(guān)的型號為EM18D30N3。其中，E代表的是傳感器的類型，即紅外線光電傳感器（紅外光電開關(guān)）。M代表紅外光電開關(guān)的結(jié)構(gòu)形式，即所選擇為圓柱式。18代表的是設(shè)計(jì)序號。D代表的是反射類型，即漫反射。30代表的是紅外光電開關(guān)的檢測距離，為30 cm。N代表的是所選擇的紅外光電開關(guān)的輸出類型，即NPN負(fù)邏輯型。3代表的是紅外光電開關(guān)的輸出狀態(tài)，即常開+常閉型。

5 交流接觸器

5.1 交流接觸器簡介

接觸器是在外界輸入信號下能夠自動地接通或斷開帶有負(fù)載的主電路的控制電器，它用磁力來使開關(guān)打開或閉合。

接觸器適用于頻繁操作，遠(yuǎn)距離控制強(qiáng)電流電路，并具有低壓釋放的保護(hù)性能、工作可靠、壽命長、體積小等特點(diǎn)。它是繼電器—接觸器控制系統(tǒng)中最重要和最常用的元件之一。

5.2 交流接觸器的結(jié)構(gòu)圖

6 經(jīng)濟(jì)性分析

6.1 成本計(jì)算

6.2 實(shí)用和適用性分析

從設(shè)計(jì)的整個系統(tǒng)來看，它克服了原始灌裝系統(tǒng)的缺點(diǎn)，整個灌裝設(shè)備體積小，運(yùn)轉(zhuǎn)要求容易達(dá)到。該套設(shè)備性能好，反映精準(zhǔn)，受環(huán)境影響小。能實(shí)現(xiàn)全自動灌裝生產(chǎn)，可以供小型廠家生產(chǎn)所需，同時也可為大型飲料加工單位所用。

7 結(jié)語

該文研究了自動控制在飲料灌裝當(dāng)中的應(yīng)用，主要是應(yīng)用電動三通閥門和漫反射型紅外光電開關(guān)來設(shè)計(jì)飲料自動灌裝機(jī)，替代傳統(tǒng)的單純由人工手動操作的控制方式，從而提高了飲料灌裝時的準(zhǔn)確性、可靠性、靈活性和節(jié)省資源并提高生產(chǎn)效率。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫恒，陳作模.機(jī)械原理[M].北京：高等教育出版社，2005.

[2] 王黎欽.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2008.

[3] 陳培文.實(shí)用閥門設(shè)計(jì)手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[4] 湯以范.機(jī)電傳動控制[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010.

[5] 唐文彥.傳感器[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.