050722啤酒自动灌装生产线传感器与智能仪表的选用重点.docx

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050722啤酒自动灌装生产线传感器与智能仪表的选用重点

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课程教案

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XXXXXXX

任务二啤酒自动灌装生产线传感器与智能仪表的选用

一、任务目标：

（1）根据啤酒自动灌装生产线功能所选择的传感器与智能仪表的种类；

（2）各类传感器与智能仪表在啤酒自动灌装生产线作用；

（3）根据啤酒自动灌装生产线的功能选用适宜的传感器与智能仪表；

二、任务描述：

根据啤酒自动灌装生产线工作流程以及自动线中的各个设备中的工作原理，

为实现这些功能需要选择不同的传感器和智能仪表，根据实际情况选择适宜的传

感器和智能仪表来完成工作任务。

三、实施条件：

实训室和多媒体教室

四、相关知识：

啤酒灌装自动生产线各个设备在控制程序的管理下能够有条不紊的工作，且

在工作过程中能够根据不同的情况作出发应，这就需要在各个环节上具有检测的

器件。

根据各设备的工作原理和工作流程需要选择各种类型的传感器和智能仪

表，以便啤酒生产线能够顺畅的运行。

1、生产线运行速度控制用传感器

在啤酒瓶运行的过程中，为提高效率防止在自动线上发生挤压等情况。

需要

检测运输线上啤酒瓶的多少，根据检测的情况通过控制器来控制电机的快慢。

由

接近检测开关检测瓶流速度，不同的瓶流速度对应变频器的不同速度，由PLC

的输出端子去控制变频器的多段速控制端，实现速度的调整，实现与灌装速度相

匹配。

如图7-2-1所示。

7-2-1啤酒线检测开关

接近开关包括电容式接近开关、电感式接近开关、涡流式接近开关、霍尔式接近开关等多种形式。

如图7-2-2所示。

7-2-2接近开关

在啤酒生产线中选择使用电容式接近开关，当有啤酒瓶移向接近开关时，不管它是否为导体，由于它的接近，总要使电容的介电常数发生变化，从而使电容量发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通或断开。

这种接近开关检测的对象，不限于导体，可以是玻璃等物体。

7-2-3电容式接近开关

2、洗瓶机所用传感器和智能仪表

由输瓶带被输送到洗瓶机的理瓶台上，在理瓶台排列完成后，由进瓶装置把

酒瓶送入由主链带动的载瓶架之瓶盒中，经过预浸后进入碱槽加热杀菌、冲标、

碱喷淋等多个程序，然后经过中间水喷淋、热水槽浸泡、热水喷淋、温水、冷水

喷冲、清水喷冲，最后由出瓶装置把清洁的瓶子送出洗瓶机完成洗瓶过程。

在运行洗瓶的过程中主要用到温度、压力传感器。

在选择温度传感器时需要根据各槽液温度工艺参数。

各个液槽见7-2-3

、

7-2-3洗瓶机液槽

温度工艺参数见7-2-4所示。

7-2-4温度控制工艺参数

在洗瓶机预热喷淋处采用热电偶温度传感器，热电偶传感器的原理：

两种不同成份的导体〔两端接合成回路，当接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势。

热电偶就是利用这种原理进行温度测量的，其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端〔也称为测量端〕，另一端叫做冷端〔也称为补偿端〕；冷端与显示仪表或配套仪表连接，显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。

在洗瓶机检测碱槽温度传感器采用压力式温度传感器，压力式温度计的原理是基于密闭测温系统内蒸发液体的饱和蒸气压力和温度之间的变化关系，而进行温度测量的。

当温包感受到温度变化时，密闭系统内饱和蒸气产生相应的压力，

引起弹性元件曲率的变化，使其自由端产生位移，再由齿轮放大机构把位移变为指示值。

这种温度计具有温包体积小，反响速度快、灵敏度高、读数直观等特点。

7-2-5压力温度传感器

经过浸泡的瓶子依次进行碱液喷冲，热水喷冲，温水喷冲，最后进行清水〔新鲜水〕喷冲。

为了可靠地清洗瓶子内部，清水必须采用很细的射流，并到达瓶子

的各个部位。

因此，瓶子的运动和喷嘴的移动必须精确同步。

射入瓶中的液体必须适量，否那么射入量大于泄出量就会形成拴塞现象，因此，清水喷射的压力一般

为0.8-1.2Bar喷嘴内经Φ。

需要多个压力传感器来检测这些喷冲压力。

如图7-2-6所示。

7-2-6压力传感器检测点

3、空瓶检测机所用传感器和智能仪表

借助加速装置、进瓶星轮、进瓶螺旋和皮带分配站将到达的啤酒瓶分开，形

成较小的间隙。

在设备进瓶之前，利用传感器识别倒瓶、超高瓶、超矮瓶，用击

打器将其剔除。

并通过颜色传感器剔除颜色不同的啤酒瓶。

在本设备中应用的传

感器主要有光电开关和颜色传感器。

光电开关检测不同高矮形状的啤酒瓶，通过

控制器将其剔除。

光电开关是传感器的一种，它把发射端和接收端之间光的强弱变化转化为电

流的变化以到达探测的目的。

具有体积小、功能多、寿命长、精度高、响应速度

快、检测距离远以及抗光、电、磁干扰能力强的优点。

可非接触，无损伤地迅速

和控制各种物质的状态和动作。

7-2-7光电开关

4、啤酒灌装机所用传感器和智能仪表

啤酒灌装机与封盖机是一体设备，为了提高啤酒的口感和质量，灌装完毕后

立刻进行封装。

灌装机在进行灌装时，通过酒缸的就灌装到啤酒瓶内，当酒缸的

液位起伏较大时，灌装的效果会很差，因此需要保证液面的相对稳定，这就需要

也为传感器来检测液位信号控制阀门对液体进行控制。

如图7-2-8所示。

7-2-8灌装机酒缸示意图

液位传感器〔静压液位计/液位变送器/液位传感器/水位传感器〕是一种测量液位的压力传感器．静压投入式液位变送器〔液位计〕是基于所测液体静压与该液体的高度成比例的原理，采用国外先进的隔离型扩散硅敏感元件或陶瓷电容压力敏感传感器，将静压转换为电信号，再经过温度补偿和线性修正，转化成标准电信号〔一般为4～20mA/1～5VDC〕。

投入式液位变送器利用流体静力学原理测量液位，是压力传感器的一项重要应用。

采用特种的中间带有通气导管的电缆及专门的密封技术，既保证了传感器的水密性，又使得参考压力腔与环境压力相通，从而保证了测量的高精度和高稳定性。

浮筒式液位变送器是将磁性浮球改为浮筒，液位传感器是根据阿基米德浮力原理设计的。

浮筒式液位变送器是利用微小的金属膜应变传感技术来测量液体的液位、界位或密度的，它在工作时可以通过现场按键来进行常规的设定操作。

7-2-9浮筒式液位变送器

浮球式液位变送器

由磁性浮球、测量导

管、信号单元、电子单元、

接线盒及安装件组成，

一般磁性浮球的比重小

于，可漂于液面之

上并沿测量导管上下移

动，导管内装有测量元

件，它可以在外磁作用下

将被测液位信号转换

成正比于液位变化的电

阻信号，并将电子单元

转换成4～20mA或其它标准信号输出。

液位传感器为模块电路，具有耐酸、防潮、防震、防腐蚀等优点，电路内部含有

恒流反响电路和内保护电路，可使输出最大电流不超过28mA，因而能够可靠地保护电源并使二次仪表不被损坏。

7-2-10浮球式液位变送器

静压式液位变送器利用液体静压力的测量原理工作，它一般选用硅压力测压传感器将测量到的压力转换成电信号，再经放大电路放大和补偿电路补偿，最后

以4～20mA或0～10mA电流方式输出。

7-2-10静压式液位变送器

5、杀菌机所用传感器和智能仪表

7-2-11杀菌机

杀菌机用喷淋水注入机架上部的喷淋管内，喷洒在输送链网上的啤酒瓶上，

热水中的热量经啤酒瓶传导给啤酒，其液体经自然热对流，使热量均匀分布，从

而到达不同的温度要求，完成杀菌过程。

为完成杀菌功能，温度智能表采用PID

方式控制温度。

杀菌机均采用六点PID温度自动控制装臵，温度控制精度高，反响灵敏，

按动温度设定值按钮，便可使设定温度在0—100℃范围内任意变动。

当杀菌机温度控制系统中高温区〔68℃〕和保温区〔62℃〕实际水温达不到设定温度时，

主传动电机停止运转。

当杀菌机高温区水温不在68℃±2℃区域内时，闪光报警器报警。

杀菌机出瓶带停止时，高温区设定温度〔68℃〕自动下降至58℃，保温区设定温度〔62℃〕自动下降至60℃。

为了防止高温区和保温区中的啤酒因

出瓶带停止工作而长时间高温杀菌，控制系统中提供了高温区设定温度〔68℃〕自动下降至58℃，保温区设定温度〔62℃〕自动下降至60℃的功能。

根据啤酒杀菌的温度──时间要求及玻璃瓶承受热冲击和压力变化的能力，杀菌机各温度区域划分为预热、杀菌和冷却三大区域，各大区域又分为几个小温区。

预热区：

分为三个小温区：

32℃42℃54℃，杀菌区：

分为过热区：

68℃-70℃、

保温区：

62℃-63℃，冷却区：

分为三个小温区：

52℃40℃30℃其中：

32℃温区，起动时由手动起动截止阀蒸汽直吹加热水，正常生产时，由30℃温区的冷却水自动提供热量。

42℃、54℃温区由PID温控仪控制气动薄膜调节阀自动参加蒸汽换热器或蒸汽直吹加热。

68℃、63℃温区由PID温控仪控制气动薄

膜调节阀，自动参加蒸汽换热器加热。

冷却区的三个小温区由设备本身的热平衡来保证其温度要求，必要时40℃、30℃温区可由PID温控仪控制气动薄膜调节

阀加水来保证温度不升高。

进瓶

自来水第一温区

第二温区

第三温区

第四温区

第五温区

喷淋加热

第六温区

第七温区

第八温区

蒸汽供给

出瓶

7-2-12杀菌机工艺流程

6、贴标机所用传感器和智能仪表

贴标机就是在啤酒就生产线在高速运行的过程中，利用电机驱动机械结构，

将标签黏贴于啤酒瓶上。

7-2-13贴标机

贴标机主要用到传感器有接近开关、编码器。

接近开关主要检测有无标签，架上有无瓶子经过。

还有整个设备开门有接近

开关检测，如检测到开门那么停止运动。

7-2-14检测门接近开关

编码器的工作原理编码器〔encoder〕是将信号或数据进行编制、转换为可

用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。

如下图

7-2-15编码器

五、知识拓展

1、认真查找资料，能够讲述啤酒生产线中，为完成灌装任务在整个生产线中所

使用的传感器和智能仪表。

2、查找相关资料啤酒灌装生产线中，易拉罐灌装与瓶装在传感器和智能仪表的

选择上有什么不同。