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| 機(jī)電產(chǎn)品在液體灌裝機(jī)中的應(yīng)用 | 2020-02-20 |
| 摘要：在潤滑油灌裝機(jī)械中，液體灌裝機(jī)自動(dòng)化技術(shù)要求較高。液體灌裝機(jī)要求每個(gè)灌裝工位能夠快速響應(yīng)，快速動(dòng)作：在1.5秒內(nèi)十幾個(gè)動(dòng)作準(zhǔn)確完成。自動(dòng)灌裝機(jī)基于CASGOOD公司的伺服技術(shù)、人機(jī)界面技術(shù)以及PLC技術(shù)在液體灌裝機(jī)中的詳細(xì)應(yīng)用做系統(tǒng)介紹。 1、引言 液體灌裝機(jī)與機(jī)電產(chǎn)品的通訊功能，實(shí)現(xiàn)了傳動(dòng)電機(jī)與拉花電機(jī)在觸摸屏上直接啟/停與調(diào)速，實(shí)現(xiàn)了伺服與主電機(jī)之間的速度跟隨。使得操作人員的操作直觀方便。利用伺服的PR模式（內(nèi)部多段位置模式），將客戶機(jī)械拉花變成電氣控制，拉花的距離和速度可由最終用戶在觸摸屏上調(diào)整。使得客戶的拉花花型調(diào)整變的便利靈活。大大提高了生產(chǎn)效率。 液體灌裝機(jī)通常主要由4個(gè)部分組成：（1）主傳動(dòng)部分。主傳動(dòng)采用間歇式減速箱輸出帶動(dòng)鏈輪傳動(dòng)，帶動(dòng)瓶子板進(jìn)行逐工位物料瓶子，主傳動(dòng)電機(jī)2.2KW,采用CASGOOD變頻器調(diào)速控制，減速箱的減速比為30：1，主電機(jī)轉(zhuǎn)30圈減速箱輸出1圈，瓶子板移動(dòng)一個(gè)工位，之后減速箱會(huì)有一個(gè)約1.5秒的空行程，留給各個(gè)工位進(jìn)行各種工藝動(dòng)作。主傳動(dòng)采用的變頻器用485方式采用標(biāo)準(zhǔn)MODBUS協(xié)議和PLC通訊，改變了原先用開關(guān)量控制的方式，這種控制能夠在觸摸屏上直接進(jìn)行啟停控制和調(diào)速，多種狀態(tài)監(jiān)視等。省卻了通過模擬量或者外接電位器控的煩瑣，外部接線只要兩根屏蔽線就好了，內(nèi)部編程因?yàn)槿坎捎秒姎猱a(chǎn)品，只用一讀/ 一寫兩條指令就行了。簡單穩(wěn)定。 （2）自動(dòng)灌裝機(jī)灌裝部分。灌裝部分由十幾個(gè)直線排列的灌裝工位組成，執(zhí)行不同的由相應(yīng)的氣閥控制，PLC接受主傳動(dòng)編碼器傳送過來的角度信號(hào)（360線，對(duì)應(yīng)一個(gè)瓶子周期），ES系列PLC是整個(gè)機(jī)器的控制中心，根據(jù)設(shè)定的角度值控制閥的開閉。 （3）液體有平杯和蛋筒之分，拉花指的是蛋筒部分，平杯無須拉花。液體拉花部分主要功能是將灌裝好的液體澆上樣式好看的奶油，拉花控制主要控制兩個(gè)部分，一個(gè)是不停旋轉(zhuǎn)的拉花電機(jī)帶動(dòng)拉花頭旋轉(zhuǎn)澆奶油，另一個(gè)是帶動(dòng)拉花頭做升降運(yùn)動(dòng)的部分，國內(nèi)大部分廠家都是采用機(jī)械凸輪結(jié)構(gòu)，當(dāng)花型需要改動(dòng)的時(shí)候，只有更換不同形狀的機(jī)械凸輪，這樣就會(huì)大大影響機(jī)器的生產(chǎn)效率。拉花是液體制作中很重要的一個(gè)部分。拉花頭的造型，拉花旋轉(zhuǎn)電機(jī)的速度，拉花升降位置的精確度和速度，這三大要素直接影響了花型的美觀程度。其實(shí)升降部分主要控制的參數(shù)有兩個(gè)：每段速度和每段拉花距離。即單位距離和單位速度可調(diào)，所以拉花旋轉(zhuǎn)電機(jī)亦是采用變頻器進(jìn)行控制和采用A系列伺服來完成這項(xiàng)工作，在觸摸屏做了8段相對(duì)應(yīng)的速度和距離設(shè)置畫面，利用A系列伺服的PR模式，通過PLC給伺服的三個(gè)開關(guān)量組合啟動(dòng)每段距離，速度通過通訊方式給定。用戶在調(diào)節(jié)好每種花型的參數(shù)后，可通過屏的配方功能進(jìn)行保存，下次使用只需調(diào)用出來就好了。 （4）溫控部分。定量灌裝機(jī)有三個(gè)地方需要進(jìn)行溫度控制：配料，混合，加熱。均采用大功率加熱管，K分度熱電偶溫度檢測。溫度上限為300度。如果采用PLC上控制溫度，必須要加上溫度檢測或者控制模塊。這些模塊通常價(jià)格不低，需要在主機(jī)編程。從經(jīng)濟(jì)角度和互換性角度考慮，采用了溫控器。 2、防爆灌裝機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 自動(dòng)灌裝機(jī)是主稱重本身構(gòu)成的稱重閉環(huán)灌裝，當(dāng)設(shè)置確定后，通過閉環(huán)調(diào)節(jié)作用，消除擾動(dòng)的影響，使的稱重穩(wěn)定在設(shè)定值上，主稱重閉環(huán)自動(dòng)灌裝機(jī)屬于恒值自動(dòng)灌裝。第二個(gè)閉環(huán)自動(dòng)灌裝機(jī)其輸入量是經(jīng)過檢測與變送后的稱重信號(hào)q1與比值系數(shù)k1的乘積。稱重閉環(huán)自動(dòng)灌裝機(jī)由副控制器1、泵變頻器、硫酸泵以及檢測點(diǎn)2/變送器2等組成。稱重閉環(huán)自動(dòng)灌裝機(jī)屬于跟隨定量灌裝機(jī)。自動(dòng)灌裝機(jī)對(duì)涂料罐裝生產(chǎn)流水線控制自動(dòng)配料系統(tǒng)的硬件和軟件方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)。其中硬件設(shè)計(jì)部分包括FX2N-32MRPLC外部電路的設(shè)計(jì)與安裝；軟件部分包括程序的設(shè)計(jì)與調(diào)試。根據(jù)自動(dòng)配料系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)要求對(duì)PLC、電動(dòng)機(jī)、稱重模塊、繼電器等外部設(shè)備進(jìn)行選擇型號(hào)。設(shè)計(jì)完成的涂料灌裝生產(chǎn)流水線能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能：（1）通過開關(guān)將自動(dòng)配料系統(tǒng)設(shè)為自動(dòng)操作模式，一經(jīng)啟動(dòng)，則傳送帶的驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)并一直持續(xù)到停止開關(guān)動(dòng)作或待涂料桶傳送至液體灌裝機(jī)下時(shí)停止運(yùn)轉(zhuǎn)；桶子裝滿涂料并上了蓋后，傳送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)必須自動(dòng)啟動(dòng)，并保持到下一個(gè)涂料桶被傳送至液體灌裝機(jī)下或停止開關(guān)動(dòng)作；（2）當(dāng)桶子傳送并定位在液體灌裝機(jī)下時(shí)，停1s，液體灌裝機(jī)開始工作，對(duì)于大桶灌裝8秒鐘，小桶則5秒鐘，灌裝過程完畢后對(duì)涂料桶進(jìn)行上蓋操作，上蓋時(shí)間約為2秒鐘。整個(gè)灌裝和上蓋過程應(yīng)設(shè)有報(bào)警顯示，待上蓋完畢后不再顯示報(bào)警；報(bào)警方式為紅燈0.5s間隔閃爍；（3）包裝過程，對(duì)于小桶：40桶為一大包，30桶為一中包，20桶為一包裝；對(duì)于大桶：20桶為一大包，15桶為一中包，10桶為一包裝；（4）能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)品進(jìn)行自動(dòng)記數(shù)并可以手動(dòng)對(duì)計(jì)數(shù)器清零。 2.1稱重灌裝機(jī)控制工藝分析 （1）計(jì)量灌裝機(jī)保證主機(jī)和伺服的電氣零位和機(jī)械零位一致。 （2）灌裝的起始與關(guān)閉通過編碼器的角度信號(hào)控制，可在觸摸屏上設(shè)定。 （3）伺服跟隨主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)轉(zhuǎn)位置和速度由觸摸屏上人工調(diào)整。 （4）主機(jī)速度能在觸摸屏上調(diào)節(jié)。 （5）生產(chǎn)計(jì)數(shù)控制功能。 2．2硬件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 稱重自動(dòng)灌裝機(jī)是由三菱fx2nc系列plc、、變頻器、計(jì)量螺旋、電磁自動(dòng)灌裝機(jī)等組成。 (1)三菱fx2nc系列plc。fx2nc系列plc具有很高的性能體積比和通信功能，可以安裝到比標(biāo)準(zhǔn)的plc小很多的空間內(nèi)。i/o型連接器可以降低接線成本，節(jié)約接線時(shí)間。i/o點(diǎn)數(shù)可以擴(kuò)展到256點(diǎn)，最多可以連接4個(gè)特殊功能模塊。 (2)耐腐蝕泵。硫酸屬于腐蝕性介質(zhì)，輸送泵必須采用耐腐蝕泵。本定量灌裝機(jī)采用ihf6550-160型氟塑料離心泵，泵進(jìn)口直徑65mm;出口直徑50mm;葉輪名義直徑160mm;轉(zhuǎn)速2900r/nin，稱重25m3/h;揚(yáng)程32m;電機(jī)功率5.5kw。硫酸泵采用變頻調(diào)速。對(duì)于泵類設(shè)備，應(yīng)選用水泵類專用變頻器。ihf6550-160型氟塑料離心泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率為5.5kw,選用西門子公司mm430型水泵專用變頻器，該變頻器帶內(nèi)置濾波器。 (3)西門子變頻器。粉體在螺旋內(nèi)的流動(dòng)速度是由電機(jī)編碼器輸出脈沖來間接計(jì)算的,如果電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性不好,將影響計(jì)量螺旋的正常工作。為此,采用德國西門子公司mm440型矢量控制變頻器，電源電壓380vac，額定輸出功率5.5kw，額定輸出電流13.2a。為了穩(wěn)定螺旋軸的轉(zhuǎn)速并計(jì)算粉體流速，稱重灌裝機(jī)采用帶速度編碼器的矢量控制方式。變頻器需要增加脈沖編碼器脈沖處理模板(簡稱編碼器模板)和編碼器。 (4)計(jì)量螺旋。是粉粒狀物料(簡稱粉體)。計(jì)量螺旋是對(duì)粉體進(jìn)行輸送、動(dòng)態(tài)計(jì)量和稱重控制的設(shè)備。本設(shè)計(jì)采用計(jì)量螺旋(螺旋電子稱)。 (5)電磁自動(dòng)灌裝機(jī)。電磁自動(dòng)灌裝機(jī)廣泛用于測量導(dǎo)電的液體和液固兩相流體的體積稱重，測量結(jié)果與流體的溫度、粘度、密度、壓力及液固成分比無關(guān)，電導(dǎo)率在較大范圍內(nèi)變化時(shí)也不會(huì)影響測量結(jié)果。因此，只需經(jīng)普通水標(biāo)定后，就可以用來測量其他導(dǎo)電性液體或液固二相流體介質(zhì)的稱重，而不需附加任何修正，所以電磁自動(dòng)灌裝機(jī)是一種真正的體積自動(dòng)灌裝定量灌裝機(jī)。 3系統(tǒng)調(diào)試 3.1自動(dòng)液體灌裝機(jī)零點(diǎn)調(diào)試 計(jì)量灌裝機(jī)目在初始調(diào)試的時(shí)候，沒有做主機(jī)找零，結(jié)果調(diào)試的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間稍長，編碼器的角度就和機(jī)械的位置對(duì)應(yīng)產(chǎn)生累積偏差。為此，在程序中加上找零的一段，開機(jī)先找零，通過編碼器的信號(hào)（中斷采集）清零，因?yàn)榱泓c(diǎn)和機(jī)械位置是始終對(duì)應(yīng)的，所以不論數(shù)值偏了多少，每一圈零點(diǎn)都能將其糾正過來。伺服也同樣存在位置偏移的問題，所以將伺服的零點(diǎn)設(shè)置在機(jī)械位置的點(diǎn)。開機(jī)即找到此零點(diǎn)。伺服與主機(jī)零點(diǎn)對(duì)應(yīng)的機(jī)械位置是變化的，因此伺服在找完零點(diǎn)后立即反向找與主機(jī)零點(diǎn)位置的對(duì)應(yīng)的起始位置，這個(gè)位置是由客戶在屏上設(shè)定，這期間主機(jī)禁止運(yùn)轉(zhuǎn)。 3.2主機(jī)限速 主機(jī)和變頻器之間采用通訊連接，因伺服跟隨主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，速度有倍數(shù)關(guān)系，因此主機(jī)在滿足客戶生產(chǎn)速度的前提下做了限速處理。 4結(jié)束語 項(xiàng)目已經(jīng)通過調(diào)試，液體自動(dòng)灌裝機(jī)的功能達(dá)到要求。項(xiàng)目充分展示了電氣產(chǎn)品在包裝行業(yè)機(jī)電一體化應(yīng)用的技術(shù)能力。 | |
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