一、核心功能

1. 自動供料控制：根據灌裝需求，自動調節物料儲罐的液位、壓力或流量，確保供料穩定（如通過變頻泵、閥門調節實現恒壓供料）。
2. 灌裝量精準控制：通過預設參數（如灌裝時間、流量、容積）或實時反饋（如稱重、液位檢測），精準控制單瓶灌裝量，誤差可低至 ±0.5%。
3. 設備協同與同步：協調傳送帶、灌裝頭、旋蓋機、貼標機等設備的運行速度，確保瓶子定位準確（如通過編碼器 + 伺服電機實現灌裝頭與瓶子同步），避免漏灌、溢灌。
4. 質量檢測與剔除：集成視覺檢測（如液位異常、瓶身破損）、重量檢測（如灌裝量偏差）等模塊，自動識別不合格品并觸發剔除機構（如氣動推桿、分流擋板）。
5. 數據監控與追溯：實時采集生產數據（如產量、合格率、設備狀態），通過人機界面（HMI）或上位機展示；支持數據存儲與追溯，可關聯批次、原料信息，滿足合規要求（如醫藥 GMP）。

二、系統組成結構

1. 硬件層

• 傳感檢測單元：用于實時感知生產狀態，包括：
  • 液位傳感器（如超聲波、電容式，檢測儲罐 / 瓶內物料液位）；
  • 流量傳感器（如電磁、質量流量計，監測瞬時流量）；
  • 重量傳感器（如稱重模塊，檢測單瓶灌裝后重量）；
  • 視覺傳感器（如工業相機 + 算法，檢測瓶身缺陷、液位線）；
  • 編碼器（檢測傳送帶速度、灌裝頭位置）。
• 執行機構：接收控制指令并執行動作，包括：
  • 灌裝閥（如伺服驅動閥、氣動閥，控制物料灌裝開關與流量）；
  • 驅動系統（伺服電機、變頻器，控制傳送帶、灌裝頭的速度與定位）；
  • 剔除機構（氣動推桿、旋轉分流器，剔除不合格品）；
  • 輔助設備（如洗瓶機、旋蓋機、貼標機的驅動與控制部件）。
• 控制核心：負責邏輯運算與指令下發，包括：
  • PLC（可編程邏輯控制器，主流如西門子 S7-1200/1500、三菱 FX5 系列，處理基礎邏輯與設備協同）；
  • 運動控制器（如倍福、臺達，實現高精度運動同步，如灌裝頭與瓶子的精準對位）；
  • 工業計算機（用于復雜算法運算、數據存儲與上位機交互）。
• 人機交互與通信：
  • HMI（觸摸屏，用于參數設置、狀態監控、報警顯示）；
  • 通信模塊（如以太網、Modbus、Profinet，實現設備間數據交互，或與 MES/ERP 系統對接）。

2. 軟件層

• 控制程序：PLC 邏輯程序（實現設備啟停、流程控制）、運動控制算法（如電子齒輪同步、位置閉環控制）；
• HMI 組態軟件（如 WinCC、Intouch，設計可視化界面，支持參數修改與狀態展示）；
• 數據管理系統：采集生產數據并存儲（如通過數據庫），支持報表生成、歷史數據查詢；
• 算法模塊：視覺檢測算法（圖像處理與缺陷識別）、自適應控制算法（如根據物料粘度變化自動調整灌裝參數）。

三、典型工作流程

1. 供料準備：物料儲罐液位低于閾值時，系統自動啟動補料泵，維持液位穩定；同時洗瓶機完成瓶子清潔并輸送至灌裝區。
2. 瓶子定位：傳送帶將瓶子輸送至灌裝工位，編碼器檢測瓶子位置，觸發伺服電機驅動灌裝頭下降并對準瓶口。
3. 精準灌裝：根據預設灌裝量（如 500ml），PLC 通過流量傳感器 / 稱重模塊反饋，控制灌裝閥開度或時間，完成定量灌裝；若為易起泡物料（如碳酸飲料），可通過分步灌裝算法減少溢出。
4. 質量檢測：灌裝后瓶子經視覺傳感器檢測液位是否達標，重量傳感器復核灌裝量；不合格品被標記。
5. 后處理與剔除：合格瓶進入旋蓋、貼標工序，與灌裝線同步運行；不合格品到達剔除工位時，系統觸發剔除機構將其分流至廢料區。
6. 數據記錄：實時記錄單批次產量、合格率、設備運行參數，數據上傳至上位機，支持后續追溯查詢。

四、關鍵技術特點

1. 高精度控制技術：通過伺服驅動 + 閉環反饋（如流量 / 重量閉環），實現灌裝量 ±0.1%~±0.5% 的高精度控制，適應醫藥、高端飲品等場景。
2. 柔性化生產支持：通過參數化設置（如在 HMI 中修改灌裝量、瓶型規格），可快速切換產品類型（如從 500ml 瓶裝水切換到 330ml 可樂），減少換產時間。
3. 智能診斷與維護：系統實時監測設備電流、溫度、運行速度等參數，通過算法識別異常（如灌裝閥卡堵、電機過載），提前預警并提示維護方案，降低停機風險。
4. 合規性適配：針對醫藥行業 GMP 標準、食品行業 FDA 要求，系統支持數據加密存儲、審計追蹤（記錄參數修改、操作日志），確保生產過程可追溯。

五、應用優勢

• 提升生產效率：自動化連續生產減少人工干預，單班產量可提升 30%~50%，且支持 24 小時不間斷運行。
• 保障產品質量：精準控制與在線檢測減少灌裝偏差、漏灌、污染等問題，合格率提升至 99.5% 以上。
• 降低成本消耗：減少物料浪費（如溢灌）、人工成本（如人工檢測與灌裝），綜合成本降低 15%~30%。
• 實現智能化管理：通過數據可視化與遠程監控（如手機 / 電腦端查看生產數據），優化生產調度，響應市場需求更靈活。