Автоматическая линия розлива вина

Автоматическая линия розлива вина

Техническое задание

Целью проекта является создание автоматической линии розлива вина двух сортов: красного и белого.

Технические требования

Устройство должно представлять из себя компактную, автономно работающую установку. Сырьё подается двумя шлангами с давлением не более 4 бар. Пустая тара подается на общую конвейерную линию. Бутылки стандартных размеров типа «бордо» объемом 0.75 л. В зависимости от цвета бутылки (красная или зеленая), она должна быть наполнена тем или иным сортом вина. На выходе из установки вино выходит по двум отдельным конвейерным линиям. Производительность установки не велика (около 8 бутылок в минуту). На бутылке должны быть этикетки с двух сторон и колпачок. Напечатанные этикетки приходят в виде клейкой ленты (клейкой стороной наружу). На ленте чередуются этикетки для передней и задней сторон бутылки. Колпачок представляет собой обёртку для горлышка, которая подается в виде плоской наклейки, на которой нанесены изгибные линии и линии разреза. Пробки стандартных размеров из пробкового дерева.

Дополнительные требования

Особые требования к помещению: изолированность от пыли, комнатная температура, нормальное атмосферное давление, освещенность 50-80 лк. Должна быть обеспечена стерильность бутылок и пробок. Защита от попадания пыли и влаги на щит управления требуется класса не выше IP54.

Техническое предложение

Исходя из требований к системе, выполнен эскизный чертеж. Система состоит из двух частей: конвейерная линия и технологическая установка. Щит управления расположен отдельно. В нем имеется DIN-рейка, на которой расположен ПЛК, блок питания и сигнальные модули. На лицевую часть выведена кнопочная панель оператора. Каркас выполнен из алюминиевого профиля.

1. Расчет общей конвейерной линии

Бутылки подаются на общую конвейерную линию, где происходит сортировка по цвету. Далее красные бутылки идут на правую линию, зеленые на левую. Скорость движения бутылок по конвейеру  м/с. Лента движется за счет вращения роликов, диаметр которых мм.

Масса бутылки  г. Всего на линии одновременно будет находиться 5 бутылок. Удельная масса транспортерной ленты .

Частота вращения выходного вала:

Приведенный момент на валу:

Требуемая мощность:

Исходя из полученных данных, выбираем из каталога Сириус-Драйв асинхронный мотор-редуктор 2IK6GN-C/2GN36K, мощность 6 Вт, питание 220 В (однофазный). Режим работы S1 (продолжительный режим). Частота вращения вала ., крутящий момент . Передаточное число редуктора 1:36.

онвейерный пневмоцилиндр привод розлив

1. Расчет привода сортировочного узла

Для конвейерных линий, выходящих из сортировочного узла, установим привод из мотор-редуктора той же серии, но с уменьшенной частотой вращения:

Асинхронный мотор-редуктор 2IK6GN-C/2GN50K, мощность 6 Вт, питание 220 В (однофазный, S1).

Частота вращения вала ., крутящий момент . Передаточное число редуктора 1:50.

. Расчет привода главной конвейерной линии

Привод работает в повторно-кратковременном режиме (S3). Имеет нагрузку в виде одной пустой и пяти заполненных бутылок с вином. Плотность вина определяется из его крепости - в нашем случае 14-16%, поэтому плотность .

Масса бутылки с вином:

Скорость движения бутылок по линии .

Частота вращения выходного вала:

Приведенный момент на валу:

Требуемая мощность:

Исходя из полученных данных, выбираем из каталога Сириус-Драйв асинхронный мотор-редуктор 5RK40GN-C/5GN18K, мощность 40 Вт, питание 220 В (однофазный, повторно-кратковременного (S3) режима работы). Частота вращения вала ., крутящий момент . Передаточное число редуктора 1:18.

Между бутылками на линии должно быть соблюдено расстояние, потому что на каждый этап требуется несколько секунд. Чтобы бутылки приходили на розлив или другой технологический этап с определенным интервалом, установим стопорящий цилиндр перед сортировкой.

. Расчет стопорящего пневмоцилиндра

Усилие, создаваемое стопорящим пневмоцилиндром, не важно. Из каталога Camozzi выбираем пневмоцилиндр по длине штока и диаметру поршня:

Стандартный цилиндр двустороннего действия 47M2P032A0160

Имеет ход 160 мм, диаметр 32 мм.

Из каталога этого же производителя выбираем распределитель:

Золотниковый распределитель 5/2 с электромагнитным управлением 354D-015-02-U77

Имеет один соленоид с пружинным возвратом. Присоединение G1/4.

. Принцип работы

Далее рассмотрим технологическую установку. Она представляет собой коробку с устройствами, опускающуюся до уровня горлышка бутылки и поднимающуюся, когда каждый из этапов завершен. Поднятие и опускание осуществляется за счет пневмоцилиндра (далее «технологический пневмоцилиндр»). Выполнение этапа происходит только тогда, когда коробка опустилась и сработал датчик наличия бутылки под соответствующим устройством.

Этап розлива вина

Розлив осуществляется за счет подачи вина из буферного бака соответствующего сорта вина. В буферный бак непрерывно подается вино из бочек с помощью насоса. Розлив в бутылку начинается, если откроется электромагнитный клапан. На клапане установлен расходомер, который подает сигнал к закрытию клапана, если залито 0,75 л вина.

Электромагнитный клапан SMART SM55632 DN 10

Резьба G 3/8, нормально-закрытый, AC 220V с диафрагмой FKM предназначен для нейтральных жидкостей, газов и спирта при Т от -20 до +120 ºС. Нормально-закрытый электромагнитный клапан открывается при подаче напряжения.

Расходомер KFF-1009

Этап укупорки

Укупорка осуществляется механически, запрессовыванием пробки в горлышко. Пробки подаются по трубке. Когда коробка почти опустилась, минипривод проворачивает вал, сталкивая пробку по специальному каналу. Пробка фиксируется внизу, а затем вставляется в горлышко. Вал минипривода возвращается в исходное положение.

Этап этикетирования

Этикетирование происходит за счет наклейки этикеток на бутылку. Лента, на которой размещены этикетки, натянута с помощью роликов. Когда бутылка пришла на данный этап, коробка опускается, затем пневмоцилиндр, установленный в устройстве, выталкивает шток так, что лента обертывает клейкой стороной бутылку, тем самым нанося этикетку на ее заднюю сторону. Чтобы нанести этикетку на переднюю сторону, электропривод поворачивает ролик с намотанной на него клейкой лентой по дуге с радиусом, соответствующем радиусу бутылки (диаметр бутылки ). Таким образом, наклейка будет приклеена к бутылке. Затем ролик возвращается в исходное положение, шток пневмоцилиндра сжимается и подается сигнал о завершении этикетирования.

Этап установки колпачка

Колпачок - это специальная этикетка для горлышка бутылки. Представляет собой плоскую наклейку с нанесенными линиями изгиба. Когда наклейка попадает в устройство, шток опускает коробку, затем миницилиндр с выдвинутым штоком проворачивается вокруг горлышка на один полный оборот, таким образом наклеивая этикетку. Затем шток поднимается; этап считается выполненным.

. Расчет фиксирующего пневмоцилиндра

В устройстве для обертывания:

Миницилиндр Camozzi 16N1A12A50

Диаметр поршня 12 мм, длина хода 50 мм, пружинно-возвратный.

В устройстве наклейки колпачка:

Миницилиндр Camozzi 16N1A8A25

Диаметр штока 8 мм, длина хода 25 мм, пружинно-возвратный.

Эффективная площадь штоковой поверхности:

Давление в штоковой полости

Усилие, создаваемое цилиндром:

Выбираем из каталога Camozzi

Стандартный пневмоцилиндр 47M2P050A250

Имеет следующие характеристики: длина хода 250 мм, диаметр поршня 50 мм, диаметр штока 20 мм, двустороннего действия.

Распределители

Для пружинно-возвратных цилиндров подойдут золотниковые 3/2 распределители с двумя соленоидами

Camozzi 334D-011-02-U77

Для технологического цилиндра двустороннего действия - золотниковый 5/2 распределитель с двумя соленоидами

Camozzi 354D-011-02-U77

Разводящее устройство сортировочного узла

Устройство представляет собой электромеханический привод, поворачивающий в одну или в другую сторону изгибающуюся стенку, которая направит красную бутылку на правую линию, а зеленую на левую.

Выберем из каталога Oriental Motor шаговый электропривод с редуктором 1:50 и крутящим моментом на валу .

AR66AK-N50-1

Оберточное устройство

В оберточном устройстве электропривод поворачивает ролик с намотанной на него клейкой лентой по дуге с радиусом, соответствующем радиусу бутылки (диаметр бутылки ). Таким образом, наклейка будет приклеена к бутылке.

Воспользуемся каталогом Oriental Motor и выберем шаговый электропривод с редуктором 1:50 и крутящим моментом на валу

AR46AK-N50-1

Такой же привод используем для укупорки и для проворачивания штока вокруг колпачка.

Датчики

Для определения крайних положений технологического пневмоцилиндра используем концевые выключатели общего назначения из каталога Omron:

Omron D4C-6202 (миниатюрная серия)

Характеристики: Ток 0,1А, напряжение до 30 В постоянного тока, светодиод, VCTF масло-защищенный кабель, роликовый актуатор.

Для определения промежуточного положения используем электромагнитный датчик.

датчик Холла Camozzi CST-330N-2

Для определения наличия бутылки используется специальный датчик определения стеклянной тары:

PRK 18B.T2/4P-M12

Также понадобится датчик определения цвета бутылки, который будет установлен перед сортировочным устройством и после стопорящего цилиндра:

SICK CS8-1

Выбор контроллера

По схеме автоматизации, количество дискретных входных сигналов составило 21, дискретных выходных 31, аналоговых входных 2.

Исходя из этого, выбираем программируемый логический контроллер из каталога Siemens:

Таблица 1

SIMATIC S7-1200 CPU1212C