KR102055295B1 - A High-speed Fluid Filling System Using Electronic Flowmeter - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자식 유량계를 사용하는 고속 유체 충진 시스템에 대한 것이다. 본 발명에 의한 전자식 유량계를 사용하는 고속 유체 충진 시스템은, 고정체에 설치되는 메인 PLC와; 상기 고정체에 대하여 회전하는 회전체에 설치되며, 상기 메인 PLC와 제어신호를 교환하며 상기 회전체에 설치되는 복수개의 충진밸브에 대한 동작제어를 수행하며 적어도 하나의 복수 채널 고속카운터를 구비한 슬레이브 PLC와; 상기 각 충진밸브에 의해 충진되는 유체의 유량을 검출하며 대응하는 펄스카운트를 발생하여 상기 슬레이브 PLC의 고속카운터로 전송하는 전자식유량계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention is directed to a high speed fluid filling system using an electronic flow meter. A high speed fluid filling system using an electronic flow meter according to the present invention comprises: a main PLC installed in a fixed body; Slave is installed on the rotating body to rotate with respect to the fixed body, exchanges a control signal with the main PLC and performs the operation control for the plurality of filling valves installed in the rotating body and having at least one multi-channel high speed counter With PLC; It is characterized in that it comprises an electronic flowmeter for detecting the flow rate of the fluid filled by each of the filling valves and generating a corresponding pulse count to transmit to the high-speed counter of the slave PLC.
Description
본 발명은 유체 충진 시스템에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 펄스타입 전자식 유량계를 사용한 전자식 제어에 의하여 고속 정량 충진이 가능한 전자식 유량계를 사용하는 고속 유체 충진 시스템에 대한 것이다.The present invention relates to a fluid filling system, and more particularly to a high speed fluid filling system using an electronic flow meter capable of high-speed quantitative filling by electronic control using a pulse type electronic flow meter.
종래의 회전식 탄산음료 충진을 기계식 방식을 이용하는 경우는 도 1에 도시된 바와 같이 충진용기와 볼(Bowl)의 동일압력 상태에서 충진용기의 상향 이동에 의해 충진밸브가 오픈되며, 충진밸브가 충진용기에 액체를 흘려서 액체충진을 수행되는데, 충진중에는 충진용기 내부의 탄산가스는 충진밸브 내측의 관을 따라 볼로 배출되며, 충진용기 액체가 충진밸브 하면에 다다르면 탄산가스가 더이상 빠져나갈 수 없으므로 액체충진이 종료된다. 이러한 기계식 충진방식에서는 사용시간에 비례하여 밸브의 씰등이 마모되며, 충진정밀도 및 충진 반복 정확도의 오차가 발생할 수 있으며, 주액의 누수가 발생할 수 있는 문제점이 있어서 정량충진에 곤란이 있어왔다. In the case of using the conventional rotary carbonated beverage filling as shown in Figure 1, the filling valve is opened by the upward movement of the filling container in the same pressure state of the filling container and the bowl (Bowl), the filling valve is the filling container Liquid filling is performed by pouring liquid into the liquid. During filling, the carbon dioxide gas inside the filling container is discharged into the ball along the tube inside the filling valve. It ends. In such a mechanical filling method, the seals of valves, etc. are worn in proportion to the use time, and errors in filling accuracy and repeating filling accuracy may occur, and leakage of the liquid may occur, making it difficult to quantitatively fill.
또한, 탄산음료 충진시는 특성상 차갑게 하여야 액이 안정되고 쉽게 정량 충진할 수 있지만 차갑게 충진하기 위해서는 냉동기를 돌려야 하는데 많은 에너지가 소비되며, 차갑게 충진을 수행한 경우 용기는 외부와의 온도차이로 인해 표면에 이슬이 맺히게 된다. 이 경우 유통과정에 곰팡이 번식 등으로 소비자 클레임이 발생할 수 있기 때문에 다시 결로방지 공정을 수행해야 하는데 에너지 소모가 증가하게 된다.In addition, when filling carbonated beverages, the liquid must be chilled to be stable and easily quantitatively filled. However, to fill it coldly, it is necessary to turn the freezer to consume a lot of energy. Dew will form on In this case, consumer claims may occur due to mold growth in the distribution process, and thus, the condensation prevention process must be performed again, which increases energy consumption.
한편, 최근 음료시장의 포장재에 원가절감 바람이 불고 있는데, PET 용기 원료의 원가상승으로 PET 용기의 경량화를 통하여 원가를 낮추고자 하는 것이 그 일환으로 볼 수 있다. 하지만, 경량화 제작된 PET 용기는 높은 압력(약 3.4Kg/cm2G 이상)에서 충진시 병의 팽창 정도가 달라 기존 충진 수위를 맞추는 기계식 충진기로는 정확한 양을 담을 수가 없고, 제조사는 품질기준에 부합하기 위하여 기준량보다 많이 담게 되므로 수율이 떨어지는 결과가 되며 생산자의 원가상승요인이 된다.On the other hand, the cost reduction wind is blowing in the packaging materials of the beverage market recently, it can be seen as part of the cost to reduce the cost of PET containers by increasing the cost of raw materials of PET containers. However, the lightweight PET container can not contain the exact amount by the mechanical filling machine that meets the existing filling level due to the different degree of expansion of the bottle when filling at high pressure (about 3.4Kg / cm 2 G or more). Since it contains more than the standard amount in order to meet, the yield is lowered and the cost increase factor of the producer.
예컨대, 기계식 충진방식으로 상온에서 충진하기 위해서는 높은 압력으로 충진을 하게 되는데, 압력에 의한 PET 용기의 팽창 정도가 상이하기 때문에 충진과정에 충진 수위가 동일하였다고 하더라도 스니프트 공정 중 압력이 제거되면 PET 용기는 팽창상태에서 원래의 상태로 돌아가게 되면서 각각의 충진수위가 상이하게 되는 것이다. For example, in order to fill at room temperature by a mechanical filling method, the filling is carried out at a high pressure. Since the degree of expansion of the PET container due to pressure is different, even if the filling level is the same during the filling process, if the pressure is removed during the sniffing process, the PET container is filled. Is different from the filling level as it returns to its original state from the expanded state.
상기의 문제점들로 유럽의 선진 업체에서는 높은 온도 높은 압력에서 병의 팽창정도와 무관하게 고속 정량 충진을 가능케 하는 전자식 유량계(FLOW METER)를 이용한 전자식 충진 기술이 개발되어 고가의 판매정책으로 국내 영업을 하고 있으나, 충진기의 제어부는 전용 제어보드로 제작하여 기술 노출이 방지되고 있어 개량기술 개발에 곤란이 있으므로 고속 유량계를 이용한 독자 기술 개발이 요청된다.Due to the above problems, European advanced companies have developed electronic filling technology using FLOW METER, which enables high-speed quantitative filling regardless of the degree of expansion of bottles at high temperature and high pressure. However, since the control unit of the filling machine is manufactured with a dedicated control board to prevent technology exposure, it is difficult to develop improved technology, and thus, the development of a unique technology using a high speed flowmeter is required.
본 발명의 목적은, 펄스타입 전자식 유량계를 채택하여 전자식 제어에 다수 충진밸브에 의한 고속 소량 정밀충진이 가능한 전자식 유체 충진 시스템을 구현하는 것이다.An object of the present invention is to implement an electronic fluid filling system capable of high-speed small-scale precision filling by a multi-fill valve in the electronic control by adopting a pulse type electronic flow meter.
본 발명의 다른 목적은, 펄스타입 전자식 유량계를 채택하여 전자식 제어에 의함으로써 높은 온도 높은 압력에서도 경량화된 PET 용기에 탄산음료의 고속 정밀충진이 가능한 전자식 유체 충진 시스템을 구현하는 것이다. Another object of the present invention is to implement an electronic fluid filling system capable of high-speed precise filling of carbonated beverages in a lightweight PET container even at high temperature and high pressure by adopting a pulse type electronic flow meter by electronic control.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 전자식 유량계를 사용하는 고속 유체 충진 시스템은, 고정체에 설치되는 메인 PLC(Main Programmable Logic Controller, 이하 동일)와; 상기 고정체에 대하여 회전하는 회전체에 설치되며, 상기 메인 PLC와 제어신호를 교환하며 상기 회전체에 설치되는 복수개의 충진밸브에 대한 동작제어를 수행하며 적어도 하나의 복수 채널 고속카운터를 구비한 슬레이브 PLC(Slave Programmable Logic Controller, 이하 동일)와; 상기 각 충진밸브에 의해 충진되는 유체의 유량을 검출하며 대응하는 펄스카운트를 발생하여 상기 슬레이브 PLC의 고속카운터로 전송하는 전자식유량계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.A high-speed fluid filling system using an electronic flow meter according to the present invention for achieving the above object, the main PLC (Main Programmable Logic Controller, the same below) installed in the fixed body; Slave is installed on the rotating body to rotate with respect to the fixed body, exchanges a control signal with the main PLC and performs the operation control for the plurality of filling valves installed in the rotating body and having at least one multi-channel high speed counter PLC (Slave Programmable Logic Controller, hereinafter same); It is characterized in that it comprises an electronic flowmeter for detecting the flow rate of the fluid filled by each of the filling valves and generating a corresponding pulse count to transmit to the high-speed counter of the slave PLC.
상기 각 충진밸브는, 액체밸브, 스니프트 밸브, 카운터 압력 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.Each of the filling valves is characterized in that it comprises a liquid valve, a shunt valve, a counter pressure valve.
상기 고속카운터는 적어도 4개의 채널을 구비하는 것을 특징으로 한다.The high speed counter is characterized by having at least four channels.
상기 고속카운터는 적어도 8개의 채널을 구비하는 것을 특징으로 한다.The high speed counter is characterized by having at least eight channels.
상기 메인 PLC와 상기 슬레이브 PLC는 슬립링에 의해 연결되어 통신을 수행하는 것을 특징으로 한다.The main PLC and the slave PLC are connected by a slip ring to perform communication.
상기 충진밸브는 충진속도 제어밸브를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.The filling valve is characterized in that it further comprises a filling speed control valve.
상기 전자식 유량계는, 5ms 내지 0.001ms의 최고 분해능을 갖는 것을 특징으로 한다.The electronic flowmeter is characterized by having the highest resolution of 5ms to 0.001ms.
상기 고속카운터의 입력 응답시간은 0.001ms 내지 1ms인 것을 특징으로 한다.Input response time of the high speed counter is characterized in that 0.001ms to 1ms.
본 발명은 상기와 같은 구성에 의하여 전자식 유량계를 이용하여 탄산음료 등의 고속 정량충진이 가능한 충진시스템을 구성할 수 있으며, 충진용기가 PET 등인 경우에도 용기의 변형이나 온도 및 압력변화와 무관하게 고속 정밀충진을 수행할 수 있으므로 품질기준에 부합할 수 있으며 적량충진에 의한 생산자의 원가절감을 도모함과 동시에 일정한 품질기준에 부합할 수 있어 소비자 만족도를 향상시킨다.The present invention can configure a filling system capable of high-speed quantitative filling of carbonated beverages, etc. by using the electronic flow meter as described above, even when the filling container is PET, etc., regardless of the deformation of the container or the temperature and pressure change Precision filling can be carried out to meet the quality standards. Producer can reduce the cost by proper filling and meet certain quality standards, thereby improving customer satisfaction.
본 실시예의 전자식 유량계는 유량계측 결과를 펄스카운트로 발생하여 PLC로 전송하는 저가의 전자식 유량계를 이용하여 비용을 절감하면서도 다수개의 충진밸브에 의한 고속 소량충진이 가능해진다. The electronic flowmeter of the present embodiment is capable of high-speed small filling by a plurality of filling valves while reducing costs by using a low-cost electronic flowmeter that generates pulse counting results and transmits them to a PLC.
또한, 펄스타입 전자식 유량계를 사용하며 고속카운터에 의해 고속카운팅이 이루어지므로, 고가의 통신방식 전자식 유량계에서 발생할 수 있는 통신지연에 의한 충진오류를 미연에 방지할 수 있게 된다. In addition, since high-speed counting is performed by a high-speed counter using a pulse type electronic flow meter, it is possible to prevent filling errors due to communication delays that may occur in an expensive communication type electronic flow meter.
도 1은 종래 기계식 충진시스템에 의하는 충진과정을 예시한 흐름도.
도 2는 본 발명의 실시예의 전자식 유량계를 사용하는 고속 유체 충진 시스템을 예시한 개요도.
도 3은 본 발명의 실시예의 전자식 유량계를 사용하는 고속 유체 충진시스템의 제어구성도.
도 4는 본 발명의 실시예의 전자식 유량계를 사용하는 고속 유체 충진시스템주요부 구성을 예시한 개요도.
도 5는 본 발명의 실시예의 전자식 유량계를 사용하는 고속 유체 충진시스템에 의해 유체충진이 수행되는 과정을 예시한 개요도.
도 6은 본 발명의 실시예의 전자식 유량계를 사용하는 고속 유체 충진시스템에 의해 유체충진 정밀도를 예시한 개요도.
도 7은 본 발명의 실시예의 전자식 유량계를 사용하는 고속 유체 충진시스템 에 의해 유체충진이 수행되는 과정을 예시한 흐름도.1 is a flow chart illustrating a filling process by a conventional mechanical filling system.
2 is a schematic diagram illustrating a high speed fluid filling system using an electronic flow meter of an embodiment of the present invention.
3 is a control block diagram of a high-speed fluid filling system using the electronic flow meter of an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a schematic diagram illustrating the configuration of the main portion of the high-speed fluid filling system using the electronic flow meter of the embodiment of the present invention.
5 is a schematic diagram illustrating a process in which fluid filling is performed by a high speed fluid filling system using an electronic flow meter according to an embodiment of the present invention.
6 is a schematic diagram illustrating fluid filling precision by a high speed fluid filling system using an electronic flow meter of an embodiment of the present invention.
7 is a flow chart illustrating a process in which fluid filling is performed by a high speed fluid filling system using an electronic flow meter of an embodiment of the present invention.
이하 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의한 전자식 유량계를 사용하는 회전식 고속 유체 충진시스템의 바람직한 실시예의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a configuration of a preferred embodiment of a rotary high speed fluid filling system using an electronic flow meter according to the present invention having the above configuration will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2와 도 3에서, 본 발명의 실시예의 전자식 유량계를 사용하는 회전식 고속 유체 충진시스템은 메인 PLC(Main Programmable Logic Controller, 이하 동일)(100)를 포함하는 고정체와, 고정체에 대하여 회전을 하며 하방에 공급된 다수의 충진용기(202)에 대하여 순차 충진을 수행하며 볼(BOWL)(201)과 다수의 충진밸브(210)를 포함하는 회전체(200)를 포함한다.In Figures 2 and 3, a rotary high speed fluid filling system using an electronic flow meter of an embodiment of the present invention is a fixed body including a main PLC (Main Programmable Logic Controller, hereinafter) (100) and the rotation with respect to the fixed body; And sequentially filling the plurality of
본 발명의 일 실시예의 회전식 고속 유체 충진시스템은 500ml 탄산음료(205)를 충진하는 60개의 충진밸브(210)가 회전체(200)에 구비되며, 각 충진밸브(210)가 대략 150ml/sec로 음료를 충진하는 고속충진시스템을 전제로 하고 있으나, 본 발명의 다른 실시예에서는 다양한 용량 예컨대 200ml, 350ml, 1.5L 등 다양한 용량을 충진하는 탄산음료 고속충진시스템에 대하여도 적용될 수 있으며, 이외 음료의 종류도 탄산음료(205)에 한하지 않고 다양한 충진용액 또는 충진 유체에 대하여 본 발명이 적용될 수 있는 것이며 상기 실시예에 한정되는 것이 아니다. In the rotary high speed fluid filling system of the present invention, 60 filling valves 210 filling the 500 ml carbonated
또한, 본 실시예의 전자식 유량계를 사용하는 회전식 고속 유체 충진시스템은, 상기 회전체(200)에 설치되는 슬레이브 PLC(Slave Programmable Logic Controller, 이하 동일)(250)와, 상기 회전체(200)에 설치되며 상기 다수개의 충진밸브(210) 각각에 대한 동작제어를 수행하며 적어도 하나의 복수 채널 고속카운터(251)를 구비한 슬레이브 PLC(250)와, 상기 각 충진밸브(210)에 의해 충진되는 유체의 유량을 검출하며 그에 대응하는 펄스카운트를 발생하여 상기 슬레이브 PLC(250)의 고속카운터(251)로 전송하는 전자식 유량계(230)를 포함한다.In addition, the rotary high-speed fluid filling system using the electronic flow meter of the present embodiment, the slave PLC (Slave Programmable Logic Controller) (250 is the same) (250) installed in the
본 실시예의 메인 PLC(100)는 전체 충진시스템에 대한 제어 및 각 슬레이브 PLC(250)에 대한 제어를 수행한다. The
*본 실시예의 슬레이브 PLC(250)는 상기 메인 PLC(100)의 제어를 받으면서 충진밸브(210)의 충진동작을 제어하는데, 본 실시예의 슬레이브 PLC(250)는 슬립링(280)에 의해 메인 PLC(100)와 제어신호를 교환하므로 배선상의 문제와 신호처리 부하를 분산시키기 위해 2개의 PLC(250)를 180도 간격으로 설치하여 분기 모듈화 하였으나, 이에 한하는 것은 아니며 실시예에 따라 슬레이브 PLC(250)의 설치 수 및 설치구조 및 상태에 대한 사항은 변경가능한 사항이다.The
한편, 본 실시예의 충진시스템에 의한 충진동작은 카운터 압력밸브(217)의 솔레노이드를 오픈하여 볼(201)의 압력과 충진용기(202)와 압력을 동일 압력이 되도록 하는 카운터 압력 공정과, 카운터 압력공정에 의해 동일 압력이 확보되면 액체밸브(211)의 솔레노이드를 제어하여 충진용기(202)의 탄산가스를 볼(201)로 회수하며 액체 충진을 수행하는 액체 충진공정과, 액체 충진이 완료되면 충진용기(202)의 압력을 제거하여 주위 압력과 동일압력이 되도록 하는 스니프트 공정을 포함하며, 슬레이브 PLC(250)는 각각의 공정에 대한 온오프 제어를 수행한다.On the other hand, the filling operation by the filling system of the present embodiment is a counter pressure process for opening the solenoid of the
상기 각 공정에 대한 제어를 위해 본 실시예의 슬레이브 PLC(250)는 각 유량밸브의 유량을 측정하는 전자식 유량계(250)들로부터 계측정보를 펄스카운트로 입력받아 처리하는 고속카운터(251)와, 상기 메인 PLC(100)와의 제어신호 송수신을 위한 통신수단(258)과, 각 충진밸브(210)의 구동을 제어는 구동제어부(252)를 포함한다. In order to control the respective processes, the
본 실시예의 유체 충진시스템에서 예컨대 500ml 충진용량을 150ml/sec에 의해 충진하는 경우 양호한 충진을 위한 충진용량의 오차는 ±3ml에 의한다. 이 경우 2ml의 통과시간을 계산하면 동작 편차 허용시간은 13.3ms(=0.013초)이므로 전자식 유량계(230)의 응답시간은 동작편차 허용시간 이내에 있어야 한다. In the fluid filling system of this embodiment, for example, when the 500 ml filling capacity is filled by 150 ml / sec, the error of the filling capacity for good filling is ± 3 ml. In this case, when the transit time of 2ml is calculated, the allowable deviation of the operation time is 13.3ms (= 0.013 seconds), so the response time of the
예컨대 식품의약품 안전청 고시 제2011-67호에 의하는 품질기준은 하기의 표와 같으며, 식약청에서는 500ml 충진목표량에 대하여 3%의 충진오차를 허용하고 있으나 본 실시예에서는 500ml의 목표 충진량에 대하여 ±3ml 오차범위의 품질을 상정하며 다른 실시예의 품질기준은 상이할 수 있다.For example, the quality standards according to the Korea Food and Drug Administration Notice No. 2011-67 are shown in the table below. The KFDA permits a filling error of 3% for the 500 ml filling target, but in this embodiment ± Assume the quality of the 3ml error range and the quality standards of other embodiments may be different.
중량
weight
50g 초과 100g 이하
100g 초과 200g 이하
200g 초과 300g 이하
300g 초과 500g 이하
500g 초과 1kg 이하
1kg 초과 10kg 이하
10kg 초과 15kg 이하
15kg 초과5 g or more and 50 g or less
More than 50g 100g or less
More than 100 g and less than 200 g
More than 200g and less than 300g
More than 300g 500g or less
More than 500g 1kg or less
More than 1kg 10kg or less
More than 10 kg 15 kg or less
Over 15kg
4.5%
4.5%
9g
3%
15g
1.5%
150g
1%9%
4.5%
4.5%
9g
3%
15 g
1.5%
150 g
One%
용량
Volume
50ml 초과 100ml 이하
100ml 초과 200ml 이하
200ml 초과 300ml 이하
300ml 초과 500ml 이하
500ml 초과 1L 이하
1L 초과 10L 이하
10L 초과 15L 이하
15L 초과5 ml or more and 50 ml or less
More than 50 ml up to 100 ml
More than 100
More than 200 ml and less than 300 ml
300 ml or more and 500 ml or less
More than 500ml 1L or less
1L more than 10L
More than 10L 15L or less
More than 15L
4.5ml
4.5%
9ml
3%
15ml
1.5%
150ml
1%9%
4.5ml
4.5%
9 ml
3%
15 ml
1.5%
150 ml
One%
[식품의약품 안전청 고시 제2011-67호] [KFDA Notification No. 2011-67]
본 실시예의 전자식 유량계(230)는 최대 출력 펄스 수가 10kHz, 펄스온오프 주기가 0.1ms인 것을 사용하지만 이에 한하는 것은 아니며, 상기 동작편차 허용시간 범위에서 적절한 회수 계측치를 제공할 수 있는 것이면 가능하며, 예컨대, 온오프주기가 5ms~0.1ms 또는 0.1ms미만 등 다양한 범위의 전자식 유량계(230)도 적용될 수 있는 것이다.The
본 발명의 실시예의 고속카운터(251)는 각 충진밸브(210)에 설치되는 전자식 유량계(230)에서 입력되는 펄스신호를 카운트하여 구동제어부(252)로 입력한다. 본 실시예의 고속카운터(251)는 전자식 유량계(230)의 입력 펄스카운트에 대한 적절한 연산을 수행할 수 있는 성능을 구비하며, 8개 채널의 입력이 가능하도록 구성되어 있으며, 8개의 전자식 유량계의 입력을 처리할 수 있는 구성이다. The
따라서, 기존 PLC I/O카드에 의하는 경우는 60개의 주변장치의 입력을 처리하기 위하여 30개의 PLC I/O 카드가 요청될 수 있으나 본 실시예의 고속카운터(251)를 사용하는 경우에는 8채널 8개의 고속카운터(251)로 60개의 충진밸브(210) 각각에 대한 전자식 유량계(230)의 펄스출력을 연산할 수 있게 된다. 즉, 도 2개의 슬레이브 PLC(250)가 사용되는 경우이므로 각 슬레이브 PLC(250)에 대하여 4개의 고속카운터(251)가 구비될 수 있는데, 슬레이브 PLC(250)의 설치대수 및상태에 따라 고속카운터(251)의 설치는 변화될 수 있다.Therefore, in the case of the conventional PLC I / O card, 30 PLC I / O cards may be requested to process inputs of 60 peripheral devices, but in the case of using the
즉, 본 실시예의 고속카운터(251)는 8채널의 것을 사용하고 있으나 이에 한하는 것은 아니며 전자식 유량계(230)의 분해능을 십분 활용할 수 있는 경우라면 채널수가 더 적거나 더 많은 수의 채널을 더 구비할 수 있다. That is, the
예컨대, 하나의 고속카운터(251)가 수십개의 채널을 구비하여 이에 대응하는 수의 전자식 유량계(230)의 펄스입력을 연산하여 출력하는 것도 가능하며, 이 경우 슬레이브 PLC(250)는 1개로 구성될 수도 있어서 회전체 제어함 구성이 효율적이게 되고, 판넬의 크기를 줄일 수 있어 경제성을 갖게 된다.For example, one high-
예컨대, 입력응답시간이 1ms인 PLC 입출력카드는 1ml당 3개의 펄스를 카운트할 수 있으나 프로그램지연시간 6ml의 오차가 발생하므로 사용하기 곤란하다.For example, a PLC I / O card with an input response time of 1 ms can count three pulses per ml but is difficult to use because an error of 6 ml of program delay time occurs.
예컨대, 슬레이브 PLC(250)에 입력응답시간이 1ms인 고속카운터(251)를 사용하는 경우, 입력 응답시간이 1ms이므로 온 및 오프 펄스 기준으로 응답시간은 두배가 되어 2ms가 응답시간이 되며, 충진목표량이 500ml인 경우에 전자식 유량계로부터 1ml당 3펄스가 입력될 수 있으며, 1ml에 대한 분해능은 3펄스에 한정된다.For example, when the
한편, 본 실시예의 슬레이브 PLC(250)는 입력응답시간이 0.002ms인 8채널 고속카운터(251)를 적용하므로 온오프 펄스 기준으로 응답시간은 두배가 되어 0.004ms가 응답시간이 되며, 충진목표량이 500ml인 경우에 각 전자식 유량계(230)에서 1ml당 300이상의 펄스를 입력받아 처리할 수 있으므로 분해능은 300이상으로 커진다. 본 실시예에서는 전자식 유량계(230)의 펄스 주기는 0.1ms에 한하므로 전자식 유량계(230)의 최고 분해능에 대하여 상당한 정밀도가 인정되는 범위에서 연산을 하여 정량충진이 가능할 수 있다.On the other hand, since the
본 실시예의 구동제어부(252)는 카운터 압력밸브(217)를 제어하는 카운터 압력밸부 제어수단(254), 액체밸브(211)를 제어하는 액체밸브제어수단(253), 충진용기에 유체 주입 완료뒤에 충진용기의 압력을 제거하는 스니프트 공정을 위한 스니프트 밸브(213)를 제어하는 스니프트 밸브제어수단(256)을 포함하며, 실시예에 따라서는 유체 충진속도에 대한 정밀도를 향상시키기 위하여 유체 충진속도를 제어하는 충진속도 제어밸브(215)를 구비할 수 있는데, 이 경우 본 실시예의 구동제어수단(252)은 속도밸브 제어수단(255)을 구비하게 된다.The
또한, 본 실시예에서 각 충진밸브(210)는 온오프 전기신호에 의해 동작하는 솔레노이드에 의하여 밸브 개폐동작을 수행할 수 있다.In addition, in the present embodiment, each of the filling valve 210 may perform the valve opening and closing operation by the solenoid operated by the on-off electrical signal.
다음은 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시예의 전자식 유량계를 사용하는 회전식 고속 유체 충진시스템에 의해 탄산음료의 고속충진이 수행되는 과정을 설명한다.The following describes a process in which high-speed filling of carbonated beverages is performed by the rotary high-speed fluid filling system using the electronic flow meter of the embodiment of the present invention having the configuration as described above.
충진작업에 앞서서 충진밸브(210) 세팅 및 편차보정을 수행한다(제300단계).Prior to the filling operation, the filling valve 210 is set and the deviation correction is performed (step 300).
메인 PLC(100)의 제어에 의해 충진시스템으로 충진용기(202)가 공급되면, 슬레이브 PLC(250)의 제어에 의해 충진용기 상하이동수단(270)이 동작하여 충진용기(202)가 상승하며 충진밸브(210) 하단에 충진용기(202) 입구가 밀착되어 기밀이 유지하게 된다. When the filling
본 실시예의 슬레이브 PLC(250)의 제어에 의해 카운터 압력밸브(217)의 솔레노이드가 오픈되어 탄산가스가 충진용기로 공급되어 압력이 증가하며, 볼(201)의 압력과 충진용기(202)의 압력이 동일압력이 되는 순간까지 카운터 압력공정이 수행된다(제301단계). Under the control of the
본 실시예의 슬레이브 PLC(250)는 시스템에 설정된 시간이 경과되면 충진용기(202)의 압력이 볼(201)의 압력과 동일한 것으로 간주하고 액체밸브(211)에 의한 액체충진이 개시될 수 있도록 액체밸브(211)의 솔레노이드를 오픈시킨다(제302단계,제303단계).The
액체충진이 개시되면, 해당 충진밸브(210)의 전자식 유량계(230)는 설정된 시간 간격으로 유량을 검출하며, 설정된 유량간격으로 펄스 출력하여 슬레이브 PLC(250)로 입력 한다. 본 실시예에서 전자식 유량계(230)는 단위 체적당 일정수의 펄스를 발생시키도록 구성되어 매 1ml 당 10개의 펄스(즉, 0.1ml 간격의 펄스)를 온 또는 오프의 펄스를 발생시킬 수 있으나 이에 한하는 것은 아니며 실시예에 따라 다양한 변화가 있을 수 있는 부분이다.When the liquid filling is started, the
슬레이브 PLC(250)의 고속카운터(251)는 각 채널을 통해 각 대응하는 전자식 유량계(230)로부터 유량에 대응하는 펄스를 입력받아 카운트하며 이를 구동제어부(252)로 입력하면, 구동제어부(252)는 해당 충진밸브(210) 충진 목표량의 일정비율 이상 충진이 되면(예컨대 목표량의 70% 내지 90% 등), 충진속도 조절밸브(215)의 솔레노이드를 동작시켜 충진속도를 낮추어 정량충진의 정밀도를 향상시킬 수 있게 한다(제305단계,제307단계).The
충진속도 조절밸브가 동작하고 카운터 압력 밸브(217)가 차단되며, 전자식 유량계(230)에서 발생한 펄스가 목표충진량에 도달하면 구동제어부(252) 즉 액체밸브 제어수단(253)은 액체밸브(211)의 솔레노이드를 제어하여 액체밸브(211)를 차단하며, 속도밸브 제어수단(255)은 충진속도 제어밸브(215)를 차단한다(제308단계,제309단계,제310단계,제302단계).When the filling speed regulating valve is operated and the
액체밸브(211) 차단을 위한 소정의 대기시간이 경과하면, 스니프트 밸브 제어수단(256)은 스니프트 밸브(213)의 솔레노이드를 동작시켜 설정된 시간 동안 충진용기(202)의 탄산가스가 스니프트 밸브(213)를 통하여 대기로 배출될 수 있도록 한다(제312단계,제313단계).When a predetermined waiting time for blocking the
스니프트 공정에 대한 설정시간이 종료되어 충진용기(202)의 압력과 주위의 압력이 동일하게 되면 슬레이브 PLC(250)의 제어에 의해 충진용기 상하이동수단(270)이 동작하여 충진용기(202)를 충진밸브(210)에서 떼어내어 하강시키며 충진이 완료된 충진용기(202)는 외부로 이동되며 충진밸브(210) 하방에는 차회 충진을 위한 충진용기(202)가 공급된다(제315단계,제316단계,제317단계).When the set time for the sniffer process ends and the pressure of the filling
본 발명의 권리범위는 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라 청구범위에 기재된 사항에 의해 정해지며 청구범위에 기재된 사항과 균등범위에서 당업자가 행한 다양한 변형과 개작을 포함함은 자명하다.It is obvious that the scope of the present invention is not limited to the above embodiments but is determined by the matters described in the claims, and includes various modifications and adaptations made by those skilled in the art in the ranges equivalent to those described in the claims.
100......메인 PLC 200......회전체
201......볼(BOWL) 202......충진용기
205......탄산가스 210......충진밸브
211......액체밸브 213......스니프트 밸브
215......충진속도 제어밸브 217......카운터압력 밸브
230......전자식 유량계 250......슬레이브 PLC
251......고속카운터 252......구동제어부
270......충진용기 이동수단 280......슬립링100 ......
201 ......
205 ...... CO2 210 ...... Filling Valve
211 ...
215 ...... Fill
230 ......
251 ......
270 ...... Transport container for filling 280 ...... Slip ring
Claims (8)
상기 고정체에 대하여 회전하는 회전체에 설치되며, 상기 메인 PLC와 슬립링을 통해 제어신호를 교환하며 상기 회전체에 설치되는 복수개의 충진밸브에 대한 동작제어를 수행하며 적어도 하나의 복수 채널 고속카운터를 구비한 슬레이브 PLC,와;
상기 각 충진밸브에 의해 충진되는 유체의 유량을 검출하며 대응하는 펄스카운트를 발생하여 상기 슬레이브 PLC의 고속카운터로 전송하는 전자식유량계를 포함하고,
상기 복수 채널 고속 카운터는 각채널에 각각 대응하는 상기 전자식 유량계에서 발생하는 펄스를 받아서 카운트하고 상기 고속카운터 각각에 대한 누적 카운트를 출력하며,
상기 메인 PLC 제어에 의해 공급되는 충진용기;
상기 슬레이브 PLC의 제어에 의해 상기 충진용기를 상기 충진밸브로 이동시켜 상기 충진용기 용기가 상기 충진밸브 하단에 밀착되어 기밀되도록 하는 충진용기 상하이동수단; 및
상기 슬레이브 PLC의 제어에 의해 상기 충진용기에 탄산가스를 공급시켜 상기 충진용기 내부 압력을 증가시켜 충진 수단인 볼의 압력과 상기 충진용기의 압력이 동일압력이 되는 순간까지 카운터 압력공정을 실시하는 카운터 압력밸브;를 포함하고,
상기 슬레이브 PLC는 설정된 시간이 경과되면 상기 충진용기의 압력이 상기 볼의 압력과 동일한 것으로 판단하여 액체밸브를 제어하여 상기 충진용기에 대한 액체충진을 개시하고,
상기 전자식 유량계는, 설정된 시간 간격으로 유량을 검출하며 설정된 유량간격 당 펄스인 1ml 당 1개의 펄스를 출력하여 상기 슬레이브 PLC로 입력하고,
상기 슬레이브 PLC의 고속카운터는 각 채널을 통해 각 대응하는 상기 전자식 유량계로부터 유량에 대응되는 펄스를 입력받아 카운트하며 이를 구동제어부로 입력하고,
상기 구동제어부는, 상기 충진용기의 충진 목표량의 70% 내지 80%가 충진되면 충진속도 조절밸브를 제어하여 충진속도를 낮추며, 목표 충진량에 도달하면 상기 액체밸브 및 충진속도 조절밸브를 차단하고, 상기 액체밸브 차단을 위한 소정의 대기시간이 경과하면 스니프트 밸브 제어수단을 구동하여 설정된 시간 동안 상기 충진용기의 상기 탄산가스가 스니프트 밸브를 통하여 대기로 배출되도록 하여 상기 충진용기의 압력과 주위의 압력이 동일하게 되도록 제어하고,
상기 슬레이브 PLC는 압력 조절이 완료된 상기 충진용기를 상기 충진밸브에서 떼어내어 이동시키는, 전자식 유량계를 사용하는 고속 유체 충진 시스템.A main PLC installed in the fixed body;
It is installed on the rotating body rotating with respect to the fixed body, exchanges a control signal with the main PLC through the slip ring and performs the operation control for the plurality of filling valves installed in the rotating body and at least one multi-channel high speed counter Slave PLC with;
An electronic flowmeter which detects the flow rate of the fluid filled by the filling valves and generates a corresponding pulse count and transmits the pulse count to the high speed counter of the slave PLC;
The multi-channel high speed counter receives and counts pulses generated by the electronic flowmeter corresponding to each channel, and outputs a cumulative count for each of the high speed counters.
A filling container supplied by the main PLC control;
A filling container shangdong means for moving the filling container to the filling valve under the control of the slave PLC so that the filling container container is in close contact with the lower end of the filling valve and airtight; And
A counter for supplying a carbon dioxide gas to the filling container under the control of the slave PLC to increase the internal pressure of the filling container so that a counter pressure process is performed until the pressure of the ball, which is the filling means, and the pressure of the filling container become the same pressure. A pressure valve;
The slave PLC determines that the pressure of the filling container is equal to the pressure of the ball when the set time has elapsed, and starts the liquid filling of the filling container by controlling the liquid valve.
The electronic flowmeter detects the flow rate at a set time interval and outputs one pulse per 1ml, which is a pulse per set flow interval, to be input to the slave PLC,
The high speed counter of the slave PLC receives and counts a pulse corresponding to the flow rate from the corresponding electronic flow meter through each channel, and inputs it to the drive control unit.
The driving controller, when the 70% to 80% of the filling target amount of the filling container is filled to control the filling speed control valve to lower the filling speed, and when the target filling amount is reached, shuts off the liquid valve and the filling speed adjusting valve, When a predetermined waiting time for shutoff of the liquid valve has elapsed, the sniffer valve control means is driven to discharge the carbon dioxide gas of the filling container into the atmosphere through the sniffer valve for a set time, so that the pressure of the filling container and the pressure around Is controlled to be the same,
The slave PLC is a high-speed fluid filling system using an electronic flow meter, which removes and moves the filling container from the filling valve is completed pressure adjustment.
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