一种液体灌装机控制系统的制作方法

本实用新型涉及液体灌装技术领域，具体为一种液体灌装机控制系统。

背景技术：

液体定量灌装机是采用电动、曲柄、活塞式结构设计的自动定量液体分装机，适用于医院制剂室、安瓿、眼药水、各种口服液、洗发精及各种水剂的定量灌装；同时也可用于各种化学分析试验中的各种液体定量连续加液，特别适用于大、中、小型农药厂的液体分装。

目前，在国内的自动化包装生产线中，比较常见的定量罐装控制系统大多以plc作为控制器，plc控制器编程简单，使用方便，可靠性高，但是也有其局限性，一是人机交互性差，现有的灌装机控制系统主要为手动操作控制，缺少语音操作，当操作者无法手动操作时，该控制系统则无法使用，人工操作使用极其不便，二是，定量罐装控制系统的集成化程度较低，其需至少采用两台plc控制器并行控制，才能实现整个系统的运行及监控操作，多台plc控制器的使用不仅使占用空间较大，而且接线结构复杂，系统监控成本较高。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的定量灌装控制系统的人机交互性差、集成化程度低、结构复杂、占用空间面积大的问题，本实用新型提供了一种液体灌装机控制系统，其结构设计简单合理，集成化程度高，可大大减少占用空间面积，同时可减少人工手动操作，使人机交互操作简单方便。

一种液体灌装机控制系统，其包括液体灌装机，安装于所述液体灌装机上的控制器，其特征在于，所述控制器包括主控制器u1、从控制器u2、u3，所述主控制器u1与所述从控制器u2、u3之间为cc-link网络通讯，其还包括语音模块，所述语音模块包括语音播报模块、语音识别模块，所述从控制器u2分别连接理瓶电机m1、压盖电机m2、指示灯、所述语音模块，所述从控制器u3分别连接定量电机左限位开关sq1、定量电机原点开关sq2、定量电机右限位开关sq3、前检测传感器sq6、后检测传感器sq7、压盖传感器sq8、物料检测传感器sa1、编码器、灌装针嘴电机m4、定量电机m5、输送带电机m3。

其进一步特征在于，所述语音播报模块包括扬声器，用于播报语音信息，所述语音识别模块包括语音处理器、麦克风、单片机，所述麦克风顺次连接所述语音处理器、单片机d1、主控制器u1，所述麦克风用于接收工作人员的语音信息，所述语音识别模块中的语音处理器用于对语音信息进行处理；

所述语音播报模块的k1至k8端口分别连接所述从控制器u2的y10至y17端口，所述语音识别模块通过直流继电器模块、热继电器fr1、fr2、按钮sb1至sb4连接所述从控制器u2的0v、x0至x3端口，所述从控制器u2的的y0、y1、y2端口分别通过继电器km1、km2、km3连接所述理瓶电机，所述从控制器u2的y3端口通过继电器km4连接所述压盖电机m2；

从控制器u3的y4、y5、com2端口通过变频器bp1与所述输送带电机m3连接，所述从控制器u2的x0、x1端口连接所述编码器，所述从控制器u3的x2至x7端口通过开关分别连接所述定量电机左限位开关sq1、定量电机原点开关sq2、定量电机右限位开关sq3、前检测传感器sq6、后检测传感器sq7、压盖传感器sq8，所述从控制器u3的x10、x11分别连接所述物料检测传感器sa1、急停按钮sa2，所述从控制器u3的y0、y2端口连接所述灌装针嘴电机m4，所述从控制器u3的y1、y3端口连接所述定量电机m5；

所述定量电机m5为伺服电机，所述灌装针嘴电机m4为步进电机，所述理瓶电机m1为双速电机、输送带电机m3、压盖电机m2均为三相异步电机；

所述指示灯包括调试指示灯hl1、调试指示灯hl2、运行指示灯hl3、停止指示灯hl4，所述从控制器u2的y4至y7端口分别连接所述调试指示灯hl1、调试指示灯hl2、运行指示灯hl3、停止指示灯hl4；

所述主控制器u1的da、db端口分别连接所述从控制器u2、u3的da、db端口，所述主控制器u1的com端口连接继电器模块；

所述主控制器u1的型号为q00ucpu，所述从控制器u2的型号为fx3u-32mr，所述从控制器u3的型号为fx3u-32mt，所述语音模块的型号为by6500，所述语音识别模块为ys-ldv7一体化的智能语音识别模块，所述单片机d1的型号为stc11，所述语音处理器的型号为ld3320；

所述液体灌装机包括理瓶转盘，所述理瓶转盘通过传送装置与所述理瓶电机m1连接，所述理瓶转盘通过所述理瓶电机m1驱动，所述理瓶转盘布置于输送带的入口端，所述理瓶转盘出口端与所述输送带的入口端相邻的位置设置有物料检测传感器，所述输送带的上方对应设置有储液桶，所述储液桶的底端通过管道与定量筒连通，所述定量桶通过管道与灌装针嘴连通，所述灌装针嘴与所述输送带上的瓶子对应布置，所述定量桶的底端安装有所述定量电机m5，所述输送带的入口端至出口端依次设置有前检测传感器、夹紧气缸、后检测传感器、压盖传感器，所述输送带通过所述输送带电机m3驱动，所述输送带的上方靠近所述输送带出口端的位置设置有压盖装置，所述压盖装置通过所述压盖电机m2驱动。

采用本实用新型的上述结构，本装置通过一个主控制器u1、从控制器u2、u3即可实现液体灌装机的自动控制，集成化程度高，其无需多个plc控制器并行控制，且主控制器u1、从控制器u2、u3之间的通讯为cc-link网络通讯，无需采用较多的接线，因此大大简化了系统的结构，减少了空间占用面积和投入成本；本装置安装有语音模块，操作者与液体灌装机之间的人机交互操作主要依靠语音操作实现，通过语音模块中的语音识别模块即可获取语音操作信息，语音识别模块将语音操作信息传递给从控制器u2，从控制器u2根据语音操作信息控制液体灌装机实现自动定量灌装，从而大大减少了人工手动操作，使人机交互操作简单方便。

附图说明

图1为本实用新型的控制系统结构框图；

图2为本实用新型的液体灌装机的系统结构图；

图3为本实用新型的从控制器u2的接口原理图；

图4为本实用新型的从控制器u3的接口原理图；

图5为本实用新型的主控制u1、从控制器u2、u3的连接结构图。

具体实施方式

如图1至图5所示，一种液体灌装机控制系统，其包括液体灌装机1，安装于液体灌装机1上的控制器，控制器包括主控制器u1、从控制器u2、u3，主控制器u1与从控制器u2、u3之间为cc-link网络通讯连接，主控制器u1的da、db端口分别连接从控制器u2、u3的da、db端口，主控制器u1的com端口连接继电器模块q；

其还包括语音模块，语音模块包括语音播报模块21、语音识别模块22，语音播报模块21包括扬声器，用于播报语音信息，语音识别模块22包括语音处理器（图中未画出）、麦克风（图中未画出）、单片机d1，麦克风顺次连接语音处理器、单片机d1、主控制器u1，麦克风用于接收工作人员的语音信息，语音识别模块22中的语音处理器用于对语音信息进行处理，本实施例中语音模块中的语音播报模块21、语音处理器均可采用现有技术，本实施例中语音播报包括单机调试播报、联机生产播报，单机调试播报包括理瓶电机m1开始调试播报、压盖电机m2开始调试播报、输送带电机m3开始调试播报，灌装针嘴电机m4开始调试播报，定量电机m5开始调试播报，联机生产播报包括定量灌装生产开始播报、定量灌装生产结束播报；

从控制器u2分别连接理瓶电机m1、压盖电机m2、指示灯、语音模块，理瓶电机m1为双速电机，压盖电机m2为三相异步电机，语音播报模块21的k1至k8端口分别连接从控制器u2的y10至y17端口，语音识别模块22通过直流继电器模块d2、热继电器fr1、fr2、按钮sb1至sb4连接从控制器u2的0v、x0至x3端口，从控制器u2的的y0、y1、y2端口分别通过继电器km1、km2、km3连接理瓶电机m1，从控制器u2的y3端口通过继电器km4连接压盖电机m2，指示灯包括调试指示灯hl1、调试指示灯hl2、运行指示灯hl3、停止指示灯hl4，从控制器u2的y4至y7端口分别连接调试指示灯hl1、调试指示灯hl2、运行指示灯hl3、停止指示灯hl4；

从控制器u3分别连接定量电机左限位开关sq1、定量电机原点开关sq2、定量电机右限位开关sq3、前检测传感器sq6、后检测传感器sq7、压盖传感器sq8、物料检测传感器sa1、编码器sk1、灌装针嘴电机m4、定量电机m5、输送带电机m3，定量电机m5为伺服电机，灌装针嘴电机m4为步进电机，输送带电机m3为三相异步电机，从控制器u3的y4、y5、com2端口通过变频器bp1与输送带电机m3连接，从控制器u2的x0、x1端口连接编码器sk1，从控制器u3的x2至x7端口通过开关分别连接定量电机左限位开关sq1、定量电机原点开关sq2、定量电机右限位开关sq3、前检测传感器sq6、后检测传感器sq7、压盖传感器sq8，从控制器u3的x10、x11分别连接物料检测传感器sa1、急停按钮sa2，从控制器u3的y0、y2端口连接灌装针嘴电机m4，从控制器u3的y1、y3端口连接定量电机m5；

主控制器u1的型号为q00ucpu，从控制器u2的型号为fx3u-32mr，从控制器u3的型号为fx3u-32mt，语音模块的型号为by6500，语音识别模块为ys-ldv7一体化的智能语音识别模块，单片机d1的型号为stc11，语音处理器的型号为ld3320；

液体灌装机1包括理瓶转盘11，理瓶转盘11通过传送装置与理瓶电机m1连接，理瓶转盘11通过理瓶电机m1驱动，理瓶转盘11布置于输送带12的入口端，理瓶转盘11出口端与输送带12的入口端相邻的位置设置有物料检测传感器13，输送带12的上方对应设置有储液桶14，储液桶14的底端通过管道与定量筒15连通，管道上设置有单向阀20，定量桶15通过管道与灌装针嘴16连通，灌装针嘴16与输送带12上的瓶子对应布置，定量桶15的底端安装有定量电机m5，输送带12的入口端至出口端依次设置有前检测传感器、夹紧气缸、后检测传感器、压盖传感器，输送带通过输送带电机m3驱动，输送带的上方靠近输送带出口端的位置设置有压盖装置，压盖装置通过压盖电机m2驱动，灌装针嘴16的下方送到12的一侧安装有夹紧气缸17，当灌装针嘴16向灌装瓶10内注入液体时，夹紧气缸17用于夹紧灌装瓶10，输送带12的入口端、出口端分别设置有前挡板、后挡板，前挡板、后挡板分别通过前挡板气缸18、后挡板气缸19驱动，本实施例中液体灌装机1中的理瓶转盘11、储液桶14、灌装针嘴16、定量筒14、压盖装置等各个设备均可采用现有技术，前检测传感器sq6、后检测传感器sq7、压盖传感器sq8、物料检测传感器sa1均为现有的位移传感器。

将本控制系统应用于液体灌装机控制中，其具体包括以下控制步骤，在进行使用时，首先进行系统初始化，然后将整个控制过程分为两种模式：单机调试模式、联机生产模式：

当选择单机调试模式时，调试步骤包括：理瓶电机调试、压盖电机调试、输送带电机调试、灌装嘴电机调试、定量电机调试；

当选择联机生产模式时，具体步骤包括：（1）通过从控制器u2、u3分别控制理瓶电机m1启动、输送带电机m3启动；（2）液体定量灌装，灌装瓶10由理瓶转盘11输送至输送带12，输送带12上的前检测传感器sq6检测灌装瓶的数量，同时发信号给从控制器u3，从控制器u3控制前挡板气缸18推动前挡板移动档在输送带上，从而防止后面的灌装瓶移动，同时从控制器u3发信号给定量电机m5，定量电机m5启动，定量电机原点的位置决定定量筒15内液体的量，即控制管道上单向阀20的启停，从而控制储液桶14向定量筒15内注入定量的液体，从控制器u3分别控制定量电机左限位开关sq1、定量电机右限位开关sq3启动,使定量筒15内的液体注入灌装针嘴16中，同时从控制器u3控制灌装针嘴电机m4驱动灌装针嘴16向瓶子中注入定量的液体；（3）灌装完成后，对灌装瓶10进行压盖操作，输送带12带动灌装瓶10向出口端移动，当灌装瓶10经过压盖传感器sq8时，压盖传感器sq8发信号给从控制器u2，从控制器u2发信号给压盖电机m2，压盖电机m2控制压盖装置实现灌装瓶10的压盖操作；

在单机调试或联机生产过程中，操作工人员通过麦克风发语音信号给语音处理器，经语音处理器处理后的语音信号经单片机d1传递给主控制器u1，主控制器u1将处理后的语音信号传递给相应的从控制器u2、u3，并通过语音播报模块21中的扬声器对相应的操作进行语音播报。