一、方案背景

食品飲料行業的生產流程中，灌裝與原位清洗（CIP）是決定產能與食品安全的核心環節。灌裝涉及空瓶輸送、定量灌裝、封蓋貼標、裝箱碼垛等多道高速工序，而CIP系統則負責在換產或連續生產后，對管路、罐體及灌裝閥進行就地清洗，是保障工藝衛生的基石。

某大型飲料制造企業為提升灌裝及清洗產線的智能化管控水平，計劃對生產線設備進行統一數據采集與集中監控，實現工藝參數實時上報、設備運行狀態可視化管理、CIP流程自動記錄、生產數據自動統計等功能。數之能提供高可靠、易擴展的物聯網系統解決方案。

二、前期調研

經現場調研與技術評估，本次項目需采集的關鍵設備及數據點位如下：

灌裝機/灌裝產線（西門子S7-1200 PLC）：灌裝量、灌裝速度、累計產量、設備啟停狀態、故障報警等（以太網口，Modbus TCP協議）

CIP清洗系統（西門子S7-200 SMART PLC）：清洗液溫度、流量、壓力、電導率（濃度）、各階段（堿洗/酸洗/水洗）時間、罐體液位等（RS485串口，Modbus RTU協議）

封蓋/貼標機（施耐德M241 PLC）：封蓋扭矩、貼標速度、剔廢數量、運行狀態等（以太網口，Modbus TCP協議）

三、系統架構及選型

1. 設備層

產線設備與CIP系統分布在多個灌裝單元與清洗站上，西門子PLC、施耐德PLC均具備標準通信接口（未占用），為數據采集提供基礎條件。

2. 網關層

部署工業智能網關，通過RS485串口連接CIP系統的西門子PLC，通過以太網口連接灌裝線及封蓋設備的西門子、施耐德PLC，實現PLC數據采集與協議轉換（如Modbus RTU轉TCP）。采集數據經由車間工業以太網，以MQTT協議加密上報至數之能工業物聯網平臺。

3. 平臺層

數之能工業物聯網平臺集中接收網關上報的JSON格式報文，對灌裝量、CIP溫度、壓力、電導率等關鍵參數進行實時解析與存儲。平臺提供可視化看板、工藝監控、報警管理、報表統計、設備臺賬等功能模塊，同時開放API接口供企業MES/ERP系統調用。

四、實現功能

1、平臺以組態畫面和儀表盤形式，對灌裝產線及CIP系統進行可視化展示，管理人員直觀查看各灌裝單元的實時灌裝量、瞬時速度、累計產量，以及CIP清洗站的當前階段（堿洗/酸洗/水洗）、實時溫度、流量、壓力、電導率曲線。

2、針對灌裝精度超差、封蓋扭矩異常、CIP溫度/壓力/電導率越限、設備停機超時等場景，平臺支持自定義報警閾值與觸發邏輯。報警信息按緊急程度分級（緊急/重要/一般），通過微信、短信、郵件等通知方式。

3、系統按班次、日、周、月自動生成灌裝產量統計報表、設備OEE（綜合效率）分析報告、CIP清洗消耗品（水、電、酸堿液）用量匯總。同時自動計算各灌裝線的平均灌裝速度、停機時長分布、廢品率等KPI指標，替代人工手工臺賬。