◎ 李永鋒

（中國長城葡萄酒有限公司，河北 張家口 075400）

葡萄酒灌裝過程中，通常使用的是兩種通用瓶型，即萊茵瓶、波爾多瓶。作為葡萄酒原產(chǎn)地的歐洲，葡萄酒生產(chǎn)歷史悠久，市場銷售的葡萄酒品種多種多樣，個(gè)性化定制比較強(qiáng)，因此也會(huì)有各種樣式的灌裝酒瓶。隨著我國葡萄酒消費(fèi)市場的打開，進(jìn)口葡萄酒品種多樣化，國內(nèi)也逐漸出現(xiàn)了各種樣式的灌裝酒瓶。各大葡萄酒生產(chǎn)廠家隨即開發(fā)各種新產(chǎn)品，來吸引國內(nèi)的消費(fèi)用戶，提高自己品牌的知名度和銷售量。通常，國內(nèi)生產(chǎn)葡萄酒廠家灌裝生產(chǎn)線主要以萊茵瓶、波爾多瓶、勃艮第瓶為主。中國長城葡萄酒作為國內(nèi)葡萄酒行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，灌裝生產(chǎn)線均為國外進(jìn)口，主要生產(chǎn)任務(wù)也集中在這幾種葡萄酒瓶型上。

1 長城葡萄酒灌裝線存在的問題

為了適應(yīng)市場發(fā)展，公司開發(fā)出一款新產(chǎn)品——天賦系列葡萄酒，市場反應(yīng)良好，該品種使用的是錐形瓶。由于是新開發(fā)產(chǎn)品，沒有進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，只是在公司精品車間少量灌裝。上市后，銷售量越來越多，需要對此產(chǎn)品規(guī)模生產(chǎn)。由于是剛開發(fā)的新產(chǎn)品，小規(guī)模灌裝，產(chǎn)量不大，車間生產(chǎn)過程中，手工干預(yù)比較多，很多工序采用人工操作。精品車間灌裝生產(chǎn)線速度較低，每小時(shí)產(chǎn)量3 000瓶，日均產(chǎn)量低，不能滿足日益增長的市場需求。為了滿足市場的大量需求，公司決定將該款產(chǎn)品轉(zhuǎn)移至高速線進(jìn)行生產(chǎn)。高速生產(chǎn)線，目前只能生產(chǎn)萊茵瓶、波爾多瓶、勃艮第瓶這幾種通用瓶型。天賦產(chǎn)品錐形瓶的形狀導(dǎo)致它不能適應(yīng)目前高速生產(chǎn)線上的生產(chǎn)方式，需要對整條生產(chǎn)線進(jìn)行改造，以適應(yīng)錐形瓶的特點(diǎn)。

2 長城葡萄酒灌裝線的改造

前期，在低速生產(chǎn)線上生產(chǎn)天賦產(chǎn)品，筆者積累了一些數(shù)據(jù)。錐形瓶，上粗下細(xì)，在傳送帶上不能堆積，只要堆積超過一定數(shù)量，就會(huì)發(fā)生倒瓶現(xiàn)象。如何讓通用瓶型的生產(chǎn)線適應(yīng)新瓶子，成為擺在人們面前的一個(gè)問題。經(jīng)過數(shù)據(jù)調(diào)查及現(xiàn)場試驗(yàn)，筆者設(shè)計(jì)了一套改造方案，讓生產(chǎn)線可以適應(yīng)錐形瓶進(jìn)行生產(chǎn)。改造方案需要重新設(shè)計(jì)整條生產(chǎn)線輸送鏈道的控制流程，以及各道工序單臺設(shè)備運(yùn)行與生產(chǎn)線輸送鏈道的匹配，同時(shí)還需要兼顧通用瓶型與特殊瓶型轉(zhuǎn)產(chǎn)的切換。經(jīng)過對設(shè)備現(xiàn)場試驗(yàn)，設(shè)計(jì)了控制程序，采用西門子S7-300PLC來完成對設(shè)備及生產(chǎn)線的程序控制。控制方案既要滿足現(xiàn)有錐形瓶生產(chǎn)需求，也要適應(yīng)原有的控制方式進(jìn)行普通瓶型高速生產(chǎn)，兩種生產(chǎn)方式控制的切換要簡單可靠，防止誤操作。通過加裝PLC控制及輸送鏈道上的各種傳感器，錐形瓶在鏈道上的輸送問題得以解決。下面就開始著手解決機(jī)器裝箱的問題了。通過數(shù)據(jù)監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)該條生產(chǎn)線的效率一直不能有效提升，主要的瓶頸在裝箱機(jī)。即使該設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，無故障停機(jī)，該條生產(chǎn)線的效率也無法進(jìn)一步提高。裝箱機(jī)為意大利進(jìn)口設(shè)備，原始設(shè)計(jì)能力為一次裝3箱，設(shè)計(jì)速度為8 000瓶/h。灌裝機(jī)的最大允許速度為12 000瓶/h。為了提高單機(jī)運(yùn)行效率，需對裝箱機(jī)進(jìn)行改造，將裝箱機(jī)改裝為一次裝4箱，這樣改造后，全速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)速度可以達(dá)到10 400瓶/h。對整條生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力的提高起到關(guān)鍵作用。方案定好后，進(jìn)行設(shè)備改造。裝箱機(jī)的主體框架不改動(dòng)，只是對進(jìn)箱、進(jìn)瓶方式及抓頭進(jìn)行改造。①對進(jìn)箱鏈道進(jìn)行改造。加裝轉(zhuǎn)向器，將箱子旋轉(zhuǎn)90°，這樣可以對應(yīng)裝箱機(jī)抓頭改造，裝完酒的箱子再進(jìn)行一次轉(zhuǎn)向，將箱子恢復(fù)為橫向輸送。②對裝箱機(jī)的進(jìn)瓶方式進(jìn)行改造。裝箱機(jī)的進(jìn)瓶方向由原來的后方進(jìn)瓶方式，改造為側(cè)向進(jìn)瓶方式。拆除原有的后方進(jìn)瓶平臺，將裝箱機(jī)側(cè)面擋板拆除，連接三條整體輸送鏈道。每條輸送鏈道之間用護(hù)欄分隔，保證瓶子之間不會(huì)發(fā)生剮蹭，防止損壞商標(biāo)。輸送鏈道頂端安裝監(jiān)測光電控制信號，當(dāng)瓶子輸送至鏈道頂端后，鏈道速度降低，防止瓶子發(fā)生沖撞剮蹭，同時(shí)防止瓶子擠壓發(fā)生傾斜，導(dǎo)致上方裝箱機(jī)抓頭無法正對瓶子。③對裝箱機(jī)抓頭進(jìn)行改造。原有的三組抓頭改造為四組抓頭，這樣一次抓瓶周期可以從裝3箱變?yōu)檠b4箱。經(jīng)過改造，裝箱機(jī)的速度可提高30%。在改造進(jìn)瓶方式的過程中，需要將原有的進(jìn)瓶平臺上的滿瓶子監(jiān)測信號與后加的輸送鏈道進(jìn)行匹配。為了實(shí)現(xiàn)該功能，加裝了兩組光電開關(guān)對輸送鏈道及裝箱機(jī)進(jìn)行控制。要查看第一組光電開關(guān)監(jiān)測瓶子是否走到頂端，第二組光電開關(guān)監(jiān)測瓶子是否整齊排列，只有兩組光電開關(guān)的信號同時(shí)滿足，裝箱機(jī)抓頭才可以動(dòng)作抓瓶裝箱。

3 長城葡萄酒灌裝線改造后的成效

改造完成后，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，能力提升30%的目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。抓頭的改造主要是由原來的一次裝3箱改變?yōu)檠b4箱。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，對抓頭進(jìn)行設(shè)計(jì)改造。將抓頭設(shè)計(jì)為24個(gè)氣囊頭。抓完瓶子后，在上升過程中，對抓頭進(jìn)行控制，保證每瓶之間的間隙適應(yīng)豎排的箱子。在整條生產(chǎn)線的改造中，為了適應(yīng)錐形瓶的特點(diǎn)，需要將每臺設(shè)備前端的堆積量進(jìn)行控制，保證只能堆積很少的幾個(gè)瓶子，防止倒瓶。只要設(shè)備進(jìn)口前堆積達(dá)到臨界值，就會(huì)對PLC發(fā)出指令信號，控制本段輸送鏈道降速，同時(shí)對上一工序設(shè)備發(fā)出關(guān)聯(lián)信號，對設(shè)備進(jìn)行控制，停止進(jìn)瓶。以此類推，直到上瓶提升機(jī)停止，整條輸送鏈道就會(huì)停止。當(dāng)裝箱機(jī)開動(dòng)后，進(jìn)瓶處堆積量減少，輸送鏈道開始啟動(dòng)，同時(shí)對上一工序設(shè)備發(fā)出關(guān)聯(lián)信號，上一段工序的設(shè)備自動(dòng)開啟。以此類推，直到整條生產(chǎn)線全部開動(dòng)。當(dāng)裝箱機(jī)出口發(fā)生堆積時(shí)，此時(shí)裝箱機(jī)也會(huì)自動(dòng)停止裝箱，堆積的信號會(huì)發(fā)送給PLC，PLC接受到堆積信號后，依次對輸送鏈道及上一臺設(shè)備發(fā)出關(guān)聯(lián)信號，控制上一段工序的設(shè)備及輸送鏈道降速停機(jī)，直到裝箱機(jī)出口堆積信號解除，設(shè)備恢復(fù)啟動(dòng)。整個(gè)控制系統(tǒng)對生產(chǎn)線的控制全部集中在S7-300 PLC上進(jìn)行。在灌裝機(jī)的操作面板上加裝選擇開關(guān)，對整套系統(tǒng)進(jìn)行切換，當(dāng)選擇灌裝錐形瓶的時(shí)候，所有鏈道及設(shè)備啟停均會(huì)受到新加裝的PLC控制程序的控制，部分輸送鏈道會(huì)以較低的速度運(yùn)行，防止鏈道速度過快，瓶子發(fā)生傾倒。當(dāng)選擇正常瓶型的時(shí)候，所有鏈道及設(shè)備的自動(dòng)啟停會(huì)按照原有設(shè)計(jì)的速度及控制進(jìn)行。鏈道始終處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，提高該瓶型的生產(chǎn)效率。

4 結(jié)語

在整個(gè)系統(tǒng)改造過程中，對原有生產(chǎn)線的控制進(jìn)行了梳理，優(yōu)化了控制程序，使得設(shè)備與設(shè)備間輸送鏈道的連續(xù)性運(yùn)轉(zhuǎn)控制達(dá)到完美銜接。在提高生產(chǎn)效率上，針對瓶頸設(shè)備進(jìn)行了創(chuàng)新改造，通過改進(jìn)裝箱方式，將單臺設(shè)備運(yùn)行效率提升30%。兩種生產(chǎn)方式的切換簡單迅速，方便操作工更換瓶型，有利于生產(chǎn)效率的提升。裝箱機(jī)抓頭部分的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單可靠，運(yùn)行穩(wěn)定，已經(jīng)申請發(fā)明專利，處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。經(jīng)過改造后，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，錐形瓶的生產(chǎn)效率得到提高。沒有改造前，每小時(shí)產(chǎn)量只能達(dá)到3 000瓶，改造后，設(shè)備可以穩(wěn)定運(yùn)行在8 000瓶/h，效率提升顯著。這也為其他生產(chǎn)廠家改造普通瓶型生產(chǎn)線提供了可靠的理論基礎(chǔ)和實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)。