摘要：本文叙述了双端式进出瓶洗瓶机的组成和洗瓶工艺过程，论述了洗瓶机传动系统的同步运行，利用电导率检测碱液浓度的控制及碱液温度控制原理。
关键词：双端进出瓶 洗瓶机 同步控制 电导率
The electric control of the washing bottle machine with pairs
of end pass in and out
Zhang You Liang
Xi’an Hwasum Packing Technological Institude
Xi'an 710077
Abstract: This paper analyzes the components of washing bottle machine with pairs of end pass in and out and the technological process of washing bottle, expounding the synchronous operation principle of the transmission system of the washing bottle machine. At the same time,the paper introduces the control principle of measuring the density of the lye and the lye temperature utilizing the rate of conductance.
Keyword: pairs of end pass in and out The washing bottle machine
The synchronous operation Conductance rate
洗瓶机在饮料、啤酒生产线中是不可缺少的关键设备之一。洗瓶机进出瓶是从同一端进出，称之为单端进出瓶洗瓶机。把瓶子从一端进从另一端出的洗瓶机，称之为双端进出瓶洗瓶机，双端进出瓶洗瓶机是目前比较先进的洗瓶机，广泛应用于饮料、啤酒生产线，特别是纯生啤酒生产线中，双端进出瓶洗瓶机是工艺先进洗瓶设备。
1.双端进出瓶洗瓶机简介
1.1双端进出瓶洗瓶机主要组成及作用
双端进出瓶洗瓶机主要由进瓶平台、进瓶机构、箱体、输瓶链盒、出瓶机构、出瓶平台组成。
箱体由五部分组成，预喷淋槽、预浸泡槽、碱液浸泡槽Ⅰ、Ⅱ、热水浸泡槽、热水槽和温水槽。
进瓶机构是将进瓶平台上的瓶子送入瓶盒中去，其过程是将垂直的瓶子送入到水平的瓶盒中去。旋转部件每旋转180°时，瓶子就进给一次，将一排瓶子送入瓶盒，瓶盒架带动瓶盒对瓶子进行清洗。
瓶子从进瓶台进入后就进入预加热区，为了防止瓶内残留饮料残渣污染下游处理面过大，首先将瓶内倒空，排出机外。由内喷淋和外喷淋系统构成的喷洗系统，预加热和预清洗瓶及瓶盒架。
碱液槽主要是对瓶子浸泡，是瓶子上的污渍溶解，达到清洗的目的，瓶子在碱液槽中尽可能的浸泡时间长。碱液对瓶子污渍的清洗主要取决于碱液的温度、碱液的浓度、瓶子的浸泡时间，瓶子的浸泡时间由洗瓶机的清洗周期决定。瓶盒载着瓶子进入碱Ⅰ槽后，经过两道固定喷淋管的喷淋，使瓶子底部及外侧的标纸及污物逐渐脱落。同样进入碱Ⅱ槽进行浸泡和喷淋，经过两组固定喷淋管喷淋后，使瓶子上的污物及标纸彻底脱落。除标装置，使瓶子的标纸能彻底脱落和带出。
热水浸泡和喷淋是瓶子和瓶盒架从碱液槽Ⅱ出来，进入热水浸泡槽中充分浸泡稀释，进行热水喷淋，热水喷淋处有一组固定喷淋和三组旋转跟踪喷淋，热水槽外连接有过滤箱，防止水中的杂质堵塞喷淋管。
瓶盒经过温水喷淋，共三组旋转跟踪喷淋对瓶子及瓶盒进行喷淋 。温水喷淋槽外连接有过滤箱，防止水中的杂质堵塞喷淋管。
无菌水冲洗，它由一组固定喷管和两组旋转跟踪喷管组成。无菌水直接来自机器外部。经喷淋后溢流至温水槽、热水槽、热水浸泡槽。
出瓶机构是通过出瓶推盘来完成的，同时接瓶板有一个摆动，将瓶子送到出瓶推盘上。出瓶推盘的运动和进瓶机构一样。推盘在接瓶子的时候有一个短暂的停顿，提高接瓶子的可靠性，不会发生故障。出瓶推盘旋转一周，接两次瓶子，出瓶时推盘的旋转速度就很慢，因此出瓶比较安全、可靠，出瓶推盘将瓶子接放到出瓶平台上，出瓶输送带就将瓶子送出。
1.2洗瓶工艺
洗瓶工艺为待清洗的瓶子通过进瓶输送带，传送给进瓶平台，进瓶平台上的隔板，将瓶子分为若干排进给到旋转的进瓶推盘上，进瓶推盘将瓶子逐个推入到瓶盒架上的瓶盒中，由瓶盒架将待清洗的瓶子送入到箱体中，进行连续不断的多级浸泡、喷淋。
装在瓶盒中的待清洗的瓶子随着链道首先经过预热浸泡，再经过预热喷淋，进入碱液浸泡槽Ⅰ、Ⅱ使瓶子在碱液中充分浸泡及碱液的喷淋，再经过热水浸泡槽，使瓶盒架及瓶子上的碱液得到稀释，依次再经过热水、温水、清水的喷冲，使瓶子成为符合无菌灌装生产线要求的干净瓶子。同时两个碱液浸泡槽的外侧都分别装有一个除标装置，分别清除两个碱液浸泡槽中的瓶子的废标及杂物。
这些被冲干净的瓶子通过出瓶装置上的旋转出瓶推盘，将瓶子从瓶盒内卸到出瓶链道上，经过输送链输送到下道工序。
2.传动系统的控制
2.1传动系统的组成和控制方案
双端式洗瓶机的传动系统包括主驱动系统、进瓶输送机构与进瓶输送链道、出瓶输送机构与出瓶输送链三大部分组成，如图1所示。双端式洗瓶机要求瓶子在机器内有足够的停留时间，传动系统的协调运行，保证瓶子的进出平稳过度，瓶子在箱体内充分完成内外喷冲、浸泡，达到洗瓶效果，传动系统的控制是洗瓶机控制系统主要部分之一。
主驱动由电机M1、M3、M4、M5、M6、M7组成，M7作为主电机，M1、M3、M4、M5、M6作为从电机进行变频同步运行。进瓶输送机构由伺服驱动电机M8完成，按照一定的运行曲线以电机M7为主电机同步运行，满足进瓶需要。出瓶输送机构由伺服驱动电机M2完成，按照一定的运行曲线以电机M7为主电机同步运行，满足出瓶需要，其控制原理简图如图2所示。
2.2主驱动控制系统
主驱动控制系统是由人机界面、PLC、电机M7、M6、M5、M4、M3、M1以及它们的变频器和一些检测元件组成。从图2的控制系统原理图可以看出，电机M6、M5、M4、M3、M1是电机M7的从电机，随着M7的运行而运行，同步数据通过系统总线传输电机M6等
的变频器，通过旋转编码器，将电机的运行情况反馈给变频器。为了降低控制成本，电机M6等不选用总线模块，控制参数事先调试好，不受PLC的控制，无须从人机界面上进行修改。PLC通过PROFIBUS-DP总线控制主电机M7，操作人员可通过人机界面对
M7的控制参数进行修改，如电机的运行速度等。每一个传动驱动中，装有超载离合器、接近检测开关，监控驱动系统的正常运行。
2.3进出瓶机构的控制
进瓶机构的控制是控制电机M8的运行，将垂直放在输瓶平台上待清洗的瓶子送入水平的洗瓶链盒中去，进行清洗。控制原理如图2所示，电机M8与主电机M7按照图3所示的运行曲线同步运行，在一个运行周期内，输瓶推盘慢速将瓶子从输瓶平台上拾起，快速在轨道上运行，慢速送入输瓶链的瓶盒中。电机M8采用伺服驱动电机，它的参数设置可以预先设置，也可以利用人机界面、PLC通过PROFIBUS-DP总线进行参数修改。
出瓶机构的控制是控制电机M2的运行，将放在水平的洗瓶链盒上已清洗的瓶子放在垂直的输瓶平台上。控制原理如图2所示，电机
M2与主电机M7按照图3所示的运行曲线同步运行，在一个运行周期内，瓶子慢速从输瓶链盒退出到出瓶推盘上，快速在轨道上运行，慢速放到输瓶平台上。电机M2采用伺服驱动电机，它的参数设置可以预先设置，也可以利用人机界面、PLC通过PROFIBUS-DP总线进行参数修改。
从图3可以看出，进出瓶机构同输瓶链盒同步点不同，降底了链盒与进出瓶机构的机械同步的调试难度，简化进出瓶机构的机械设计。
3.碱液槽的控制
3.1碱液槽控制系统的组成
双端进出瓶洗瓶机有两个碱液槽，保证洗瓶过程中瓶子在碱液槽有足够的浸泡和喷淋冲洗时间，除去瓶子的内外污垢。碱液槽控制系统的主要由碱液泵、出标过滤泵、碱液槽液位、碱液浓度和碱液温度控制等组成。如图4所示，碱液槽控制是洗瓶机控制系统的主要组成
部分，它的控制影响洗瓶效果。
3.2碱液泵和碱液液位控制
碱液泵的控制属于常规的控制，随着碱液的加热开启，主要作用是瓶子在碱液中充分的喷冲浸泡，达到去污效果。
碱液槽液位控制采用磁浮式液位指示器，彩色小旗随着液位进行翻转，很容易显示液位的高低，可以任意设置检测点或采用连续式液位变送器，输入到PLC中，进行液位控制。根据洗瓶原理，碱液槽的液位控制设置了两个检测点，瓶子在没有浸入时有一个检测点，瓶子全部浸入时有一个检测点。
3.3除标机构的作用和控制
除标机构主要是除去旧瓶子被浸泡下来的标签和瓶子内带入的杂物，利用链网将杂物滤去，保证进入下一个浸泡槽内没有杂物。除标机构的使用和洗瓶的种类有关，因此对它的启停单独控制。
3.4碱液槽的温度控制
瓶子在洗瓶机内的喷淋、浸泡过成中，液体温度从低到高，又从高到低平稳过度，保证瓶子在洗瓶过程中温度平滑升降，减少破瓶。因此在洗瓶机的设计中，设计了两个碱液槽，其作用相同，只是温度不同。碱液加热原理是利用蒸汽通过板式换热气进行加热。控制原理是利用PLC或控制仪表通过电气转换器控制气动薄膜阀的开度，控制蒸汽大小，控制原理如图4所示。对电流输出的控制采用PID调节，保证温度控制的稳定。
3.5碱液浓度的控制
碱（NaOH）液浓度在0-8%范围内，浓度与其电导率的大小成比例关系，检测碱液的电导率的大小就知道碱液浓度。在工业应用中，利用电导率与浓度的线性比例关系，被测溶液流入专用的导电池，忽略电极化和分布电容时，则等效为一个电阻，有恒压交变电流流过时，其输出电流为I=E/R，推导为I=F*S，F为常数，与电极度常数和分供电电源有关，S为电导率。由于输出电流与电导率S成线性关系，电导率S 与碱液浓度成线性关系，故测量电流I值，可计算出碱液浓度值。为了便于工业应用，生产出不同型号的酸碱盐浓度变送器，通过放大、调制、转换，输出4—20mA的工业用标准电流信号，传输到工业控制仪表或PLC中去，进行现场控制。
在双端式洗瓶机中，我们采用PLC采集碱液浓度的信号，如图所示，通过人机界面，进行参数设置。采样的数据，进行计算比较，PID调节，从PLC 的OUT A口输出，通过电气转换器，控制气动薄膜阀，调节碱液供给量。另一方面，手动装置不可省略，在人机界面上增加自动手动选择，增加声光报警装置，适应于不同的工业现场。
4.结束语
本文从控制原理方面论述了双端进出瓶洗瓶机的设计，具体的控制实现还要和机械设计相结合，仅作为技术交流探讨，不能作为实例应用。由于篇幅所限，对变频器、伺服控制器、PLC、人机界面等的具体应用不做叙述。
