液位探測器與液位監(jiān)測原理

1、繼電器、閥桿位置近接幵關(guān)， A閥（也叫產(chǎn)品閥）第七章灌注系統(tǒng)TBA19的灌注系統(tǒng)是一種閉環(huán)的自動控制，除此之外還有調(diào)節(jié)閥位置監(jiān)控、調(diào)節(jié)閥膜片滲漏監(jiān)護系統(tǒng)。 用于控制的部件:液位浮子、液位探測器、IP轉(zhuǎn)換閥、液位調(diào)節(jié)卡或 TMCC液位控制卡、液位調(diào)節(jié)閥、液位圖1是灌注系統(tǒng)的示意圖，主要包括：1-灌注調(diào)節(jié)閥2-產(chǎn)品管線3-下填料管4-液位監(jiān)測器5-液位磁性浮子6-壓縮空氣管線7-泄漏探測器8-IP轉(zhuǎn)換閥 9-液位調(diào)節(jié)卡 工作順序：當(dāng)灌裝機到達生產(chǎn)步驟，按動上行鍵, 設(shè)備首先進入拉紙狀態(tài)，程序首先監(jiān)測灌注管液位在 最低點，也就是磁性浮子在最低點，浮子的磁環(huán)在液位傳感器上作用，使得液位傳感器輸出一個電

2、壓值到 液位調(diào)節(jié)卡，當(dāng)圖案校正到正常范圍之內(nèi)（圖案校正 系統(tǒng)會講到），程序會要求液位調(diào)節(jié)卡輸出一個電流5值（0 20mA）至到 IP轉(zhuǎn)換閥，IP轉(zhuǎn)換閥打開，壓縮空 氣通過IP閥進入液位調(diào)節(jié)閥內(nèi)，推動閥芯工作。調(diào)節(jié)閥打開后，產(chǎn)品通過調(diào)節(jié)閥迅速進入到預(yù)先 封合好的紙管內(nèi)，開始灌注時產(chǎn)品給入量較大，浮子 快速上升，當(dāng)浮子到達液位監(jiān)測器的 30-50%時，液 位監(jiān)測器又會給液位調(diào)節(jié)卡輸出一個電壓值，液位調(diào) 節(jié)卡隨著輸入電壓值的增高，會輸出一個變大的電流 值，該電流值控制著IP閥的開度減小，因此從IP閥 到調(diào)節(jié)閥的空氣壓力也開始減小，調(diào)節(jié)閥的開度也減 小,通過調(diào)節(jié)閥的產(chǎn)品供給量降低，紙管內(nèi)液位下降， 控

3、制系統(tǒng)又會按照上述控制反向調(diào)節(jié)，液位又會上 升。通過以上的調(diào)節(jié)，紙管內(nèi)液位最終會停留在一個 相對穩(wěn)定的位置上，保證了產(chǎn)品灌注精度。#圖2圖2是一個灌注系統(tǒng)的簡單示意圖。我們之 所以選用利樂自動灌裝設(shè)備的目的，就是要 得到穩(wěn)定、精確的灌裝量，保證每一包產(chǎn)品 容量相等。利樂 TBA/19灌裝機的運轉(zhuǎn)速度 和灌注管口徑（也就是灌注開啟度）已經(jīng)是 固定的了，唯一決定每包產(chǎn)品容量的就是紙管 內(nèi)的液位了。圖1中所有的控制系統(tǒng)就是為 了控制紙管內(nèi)相對恒定的液位。107圖3SX VD CM *LC1.8 V DCigna Ou: K U DC _l圖3是灌注系統(tǒng)中的液位探測器與液位 監(jiān)測原理，1是帶有磁環(huán)的浮

4、子，在浮子 內(nèi)部的中間橫截面位置上，有一圈永久磁 環(huán)，而液位探測器的原理類似于干簧管， 當(dāng)浮子的磁環(huán)到達探測器得某一位置時， 磁場的作用使液位探測器中的開關(guān)閉合 導(dǎo)通，如圖箭頭所示。在液位探測器內(nèi)，串聯(lián)著 15個電器元 件，兩端連接9.6V的電壓。當(dāng)9.6V的電 壓每通過一個電器元件時，便產(chǎn)生 0.6V 的壓降，以此類推，當(dāng)液位探測器中最下 面的開關(guān)導(dǎo)通，輸出一個0.6V的電壓，當(dāng)液位探測器中最上面的開關(guān)導(dǎo)通，輸出 一個9.6V的電壓。依此類推，從下至上 開關(guān)導(dǎo)通后依次產(chǎn)生 0.6、1.2、1.8、2.4、3.0、3.6、4.2、4.8、5.4、6.0、6.6、7.2、 7.8、8.4.9.0

5、.9.6V等14個不同電壓信號。因浮筒在最低位時磁環(huán)不使任何一個開 關(guān)導(dǎo)通，所以輸出是零伏特，所以在浮筒 的工作范圍內(nèi)共有15個不同的電壓信號 輸出到液位調(diào)節(jié)卡或 TMCC卡上，在液 位調(diào)節(jié)卡或TMCC卡上有指示燈對應(yīng)不 同的電壓信號，所以通過指示燈就能觀察 紙管內(nèi)的產(chǎn)品液位。109Regulating valveIIft ProduciI I Conipi essecirI I Non-cwdnictiwe prt regulor9 Condipotive layer in the dmphragrr口 Non-coridtKtive layer in the diapliragm1-位置監(jiān)

6、測電眼 2-產(chǎn)品側(cè)隔膜片 3-調(diào)節(jié)閥閥桿 4-泄漏探測器輸入端（低點位）5-泄漏探測器輸出端（高電位）6-通氣消音器 7-壓縮空氣側(cè)膜片密封腔一密封腔 圖4是灌注系統(tǒng)中調(diào)節(jié)閥的詳細(xì)解剖圖，圖中黃色為產(chǎn)品，藍色為壓縮空氣，它們之間用兩 個隔膜片隔開，產(chǎn)品絕對不能向左側(cè)方向滲漏，壓縮空氣也不能向右側(cè)滲漏。如果產(chǎn)品滲漏， 滲漏監(jiān)測裝置會反饋信號到PLC，設(shè)備將作出相應(yīng)反應(yīng)。我們所用的膜片實際上分為兩層，見圖5, 層是導(dǎo)電層，一層是非導(dǎo)電層。膜片會在生產(chǎn)、清洗、升溫過程中逐漸老化損壞，這 樣產(chǎn)品側(cè)會和外界相通，這樣會造成無菌系統(tǒng)破壞，產(chǎn)品受到污染。假設(shè)圖6中粉色圓圈處為泄漏點，當(dāng)膜片泄漏時，產(chǎn)品會從膜

7、片的非導(dǎo)電側(cè)滲漏到導(dǎo)電側(cè)，這樣就會使圖5中4和5之間導(dǎo)通，滲漏探測器輸入端就會接收到一個電信號，因此設(shè)備就會發(fā)出膜片泄漏”的報警信息。當(dāng)壓縮空氣給進調(diào)節(jié)閥時，閥桿3向右側(cè)移動，調(diào)節(jié)閥打開（如圖所示），產(chǎn)品經(jīng)閥頭兩側(cè)流出（這樣設(shè)計是為了使流出產(chǎn)品的量更均勻，容易控制液位），進入預(yù)先封合的紙管內(nèi)。由于閥桿向右側(cè)移動，圖 4中紅色虛線所示的腔體空間加大，藍色虛線所示的腔體減小，如果是 全密閉的，膜片移動時要克服大氣壓強才能移動（原理如馬德堡半球試驗），所以為了保證閥 桿左右活動順暢，在調(diào)節(jié)閥中設(shè)計了通氣孔（圖中用粉色圓圈表示），并加裝了通氣消音器6，這樣在膜片左右移動時，密封腔的大小產(chǎn)生變化由通氣孔

8、和通氣消音器進行了彌補。圖4中1為調(diào)節(jié)閥閥桿監(jiān)測電眼，它的主要任務(wù)是在預(yù)熱二到烘干、CIP清洗時監(jiān)測閥桿以動的位置。熱二到烘干時，調(diào)節(jié)閥的給入氣壓為2bar，CIP清洗時為4bar，生產(chǎn)時為0.8-1.0bar。#圖6圖6導(dǎo)電體L11 L1& =19C - M mAgH17 B非導(dǎo)電體1S«尸 O-TW圖6是灌注系統(tǒng)中的液位調(diào)節(jié)卡，我們前面講過，浮子的位置也就是產(chǎn)品 液位位置通過液位傳感器輸出信號至液位調(diào)節(jié)卡，調(diào)節(jié)卡通過輸入電壓信 號的變化（0-9.6V）改變輸出電流信號（0-20mA），從而改變壓縮空氣通 過調(diào)節(jié)閥的多少。iii11 ALL HIGH電位計42 AL. HI

9、GH 光二扱管3 AL* LOW發(fā)比二極萱4發(fā)光二極管，水平指示養(yǎng)圖7 圖11是液位調(diào)節(jié)卡的 詳細(xì)分解圖。首先看圖乙圖中 1是“全高”電位計（ Pote ntiometer ALLHIGH ），這是調(diào)定產(chǎn)品高液位 報警點的電位計。在灌裝機零 位時，將下灌注管安裝，提升 浮子到發(fā)光二極管 4發(fā)光（從 頂部數(shù)第二個），同時檢查發(fā)光 二極管2是否發(fā)光，如果沒有 發(fā)光，可轉(zhuǎn)動電位計 1來進行 調(diào)整，直至發(fā)光。發(fā)光二極管：是監(jiān)測有無下灌注管的，下灌 注管移去，發(fā)光二極管 3亮， 反之則滅。綜上所述，只要浮子（也就 是液位）觸發(fā)圖中 4所指示的 發(fā)光二極管，設(shè)備就會高液位 報警。#在TBA/19 020型

10、機中，已將液位調(diào)節(jié)卡更換為 TMCC卡控制液位了， TMCC 意思是 利樂多功能小型控 制器”在TBA/19 010型灌裝機中，也有一部分將液位調(diào)節(jié)卡改為 TMCC卡控制液位了，下面我們就結(jié)合 圖片描述一下 TMCC卡是如何控制液位的。TMCCTT/CCFilling Control SystemL斟目宜&tfStEdion _ ?. FrWiidofl 曲.Cieaung _LL國For 詫加 Ttoad _11 GcnnwnfcaKOErerie 一 斗 CT'Jiicaion 跑:_ % Oorrnuncaori cjata 怡.5. I/Ptafwducersijiai

11、» FftHaailOutxtS1U巧 云"".La世葉低3?畀切ha旳狎f-o r3E口 5H=»01£：繃SifilsKcnjMlhtfwEd 詼 _e*I卜甘mFfi時.uesl hjTtf tram S2% jg«l l"idTa ?aii "蘭、二二二二 一龍* Lor.eami 珥 Fling OK 左Transmn OlC首先看看TMCC卡上的輸 入輸出點，圖中卡左側(cè)接 線為卡的輸入端，從上至 下依次為：1 + 24V 2 接地線3液位顯示 9 殺菌信號10 生產(chǎn) 信號11清洗信號 12 預(yù)灌注信號1

12、3 強制下載14 可以通 訊信號15 通訊時鐘 信號16 -通訊數(shù)據(jù) 圖中卡右側(cè)為卡的輸出 端，從上至下依次為：5 IP轉(zhuǎn)換閥信號6 液位輸出信號25高 液位報警信號26 低 液位報警信息27 灌 注OK 28 信息傳送OK 圖8中紅框所顯示的是TM CC卡上控制燈所代表的含 義。113| ONNonnal or Prefilling startsHigh ievel alarmLow level alaimProductionCleaningSterilisationL矽引 higher than 83%Level higher than 66%Levei higher than 50%Le

13、vel Mgherthan 33%Level higher than 19%指示燈閃爍固定發(fā)光S1正?；蛑匦?灌注牛產(chǎn)生產(chǎn)S2清洗S3殺菌S4高液位報警液位約在83%S5液位約在66%S6液位約在50%S7液位約在33%S8低液位報警液位約在16%圖9是圖8中紅色線框的放大圖，實際上是描述了TMCC卡上指示燈的功能117扌圖示燈閃爍固定發(fā)光S1正?；蛑匦?灌注牛產(chǎn)生產(chǎn)S2清洗S3殺菌S4高液位報警液位約在83 %S5液位約在66 %S6液位約在50 %S7液位約在33 %S8低液位報警液位約在16 %圖10是液位調(diào)節(jié)卡升級到TMCC卡的系統(tǒng)流 程圖，它和圖1含義基本一樣，只是在紅色虛 線框內(nèi)換

14、成了 TMCC卡，TMCC卡不但能傳 輸信號給I/P轉(zhuǎn)換器，還要與設(shè)備中的PLC （可 編程序邏輯控制器）以及 PC （個人計算機） 進行雙向通訊。TMCC卡與液位調(diào)節(jié)卡的區(qū)別 在于：1、對于液位調(diào)節(jié)卡的各項手工設(shè)定在 TMCC卡中都已做了相應(yīng)的程序編程，不需要 進行人為調(diào)整。2、TMCC卡在灌注模式上預(yù) 先設(shè)置了三種模式，這三種模式對應(yīng)的是三種 不同的灌注方法，一種是在紙管圖案已經(jīng)校正 到允許誤差（1.5毫米）范圍內(nèi)進行產(chǎn)品灌注 第二種是圖案校正和產(chǎn)品灌注同時進行。第三 種是預(yù)先進行產(chǎn)品灌注，到達一定液位后，設(shè) 備再進行圖案校正。所以工廠可根據(jù)實際情況 選擇其中一種模式。AP-Valve44

15、0630-C20V圖11是TBA/19灌注系統(tǒng)中重要的組成部分，圖中 A、B、C為三個氣動閥，這三個閥經(jīng)過一定的組合， 就形成了利樂公司具有代表意義的閥組。A叫產(chǎn)品閥，B叫無菌空氣閥，C叫蒸汽閥。這三個閥各自有 各自的作用，但又互相有聯(lián)系。圖12是設(shè)備在生產(chǎn)狀態(tài)下 ABC閥的工作狀態(tài)，從 圖中看出，A閥的打開氣源和 B閥關(guān)閉的氣源并聯(lián) 在一起，由一路壓縮空氣控制，也就是說，A閥打開的同時B閥關(guān)閉，這樣設(shè)計的目的就是防止產(chǎn)品 流經(jīng)A閥的同時，不會進入無菌空氣通道內(nèi)，也是 一種安全防護措施。C閥是一個蒸汽屏障，當(dāng)高溫蒸 汽（125C）通過閥腔時，高溫作用殺滅外界侵入的 所有細(xì)菌及芽胞，起到了外界污染物與產(chǎn)品的隔離 作用，也就是為了保護無菌產(chǎn)品和無菌空氣系統(tǒng)不 受破壞。圖13是設(shè)備暫停時的狀態(tài)，A閥關(guān)閉，產(chǎn)品在 AP 閥腔內(nèi)還會存有產(chǎn)品（見圖13）。C閥的閥桿是中空的，當(dāng)C閥打開時，蒸汽會進入 C閥的閥腔，對 閥的閥頭起到保護的作用。但這樣會造成A閥閥頭的