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| 機電產(chǎn)品在液體灌裝機中的應用 | 2020-02-20 |
| 摘要：在潤滑油灌裝機械中，液體灌裝機自動化技術要求較高。液體灌裝機要求每個灌裝工位能夠快速響應，快速動作：在1.5秒內(nèi)十幾個動作準確完成。自動灌裝機基于CASGOOD公司的伺服技術、人機界面技術以及PLC技術在液體灌裝機中的詳細應用做系統(tǒng)介紹。 1、引言 液體灌裝機與機電產(chǎn)品的通訊功能，實現(xiàn)了傳動電機與拉花電機在觸摸屏上直接啟/停與調(diào)速，實現(xiàn)了伺服與主電機之間的速度跟隨。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。 液體灌裝機通常主要由4個部分組成：（1）主傳動部分。主傳動采用間歇式減速箱輸出帶動鏈輪傳動，帶動瓶子板進行逐工位物料瓶子，主傳動電機2.2KW,采用CASGOOD變頻器調(diào)速控制，減速箱的減速比為30：1，主電機轉30圈減速箱輸出1圈，瓶子板移動一個工位，之后減速箱會有一個約1.5秒的空行程，留給各個工位進行各種工藝動作。主傳動采用的變頻器用485方式采用標準MODBUS協(xié)議和PLC通訊，改變了原先用開關量控制的方式，這種控制能夠在觸摸屏上直接進行啟?？刂坪驼{(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)部編程因為全部采用電氣產(chǎn)品，只用一讀/ 一寫兩條指令就行了。簡單穩(wěn)定。 （2）自動灌裝機灌裝部分。灌裝部分由十幾個直線排列的灌裝工位組成，執(zhí)行不同的由相應的氣閥控制，PLC接受主傳動編碼器傳送過來的角度信號（360線，對應一個瓶子周期），ES系列PLC是整個機器的控制中心，根據(jù)設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部分，一個是不停旋轉的拉花電機帶動拉花頭旋轉澆奶油，另一個是帶動拉花頭做升降運動的部分，國內(nèi)大部分廠家都是采用機械凸輪結構，當花型需要改動的時候，只有更換不同形狀的機械凸輪，這樣就會大大影響機器的生產(chǎn)效率。拉花是液體制作中很重要的一個部分。拉花頭的造型，拉花旋轉電機的速度，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。其實升降部分主要控制的參數(shù)有兩個：每段速度和每段拉花距離。即單位距離和單位速度可調(diào)，所以拉花旋轉電機亦是采用變頻器進行控制和采用A系列伺服來完成這項工作，在觸摸屏做了8段相對應的速度和距離設置畫面，利用A系列伺服的PR模式，通過PLC給伺服的三個開關量組合啟動每段距離，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。定量灌裝機有三個地方需要進行溫度控制：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。這些模塊通常價格不低，需要在主機編程。從經(jīng)濟角度和互換性角度考慮，采用了溫控器。 2、防爆灌裝機系統(tǒng)設計 自動灌裝機是主稱重本身構成的稱重閉環(huán)灌裝，當設置確定后，通過閉環(huán)調(diào)節(jié)作用，消除擾動的影響，使的稱重穩(wěn)定在設定值上，主稱重閉環(huán)自動灌裝機屬于恒值自動灌裝。第二個閉環(huán)自動灌裝機其輸入量是經(jīng)過檢測與變送后的稱重信號q1與比值系數(shù)k1的乘積。稱重閉環(huán)自動灌裝機由副控制器1、泵變頻器、硫酸泵以及檢測點2/變送器2等組成。稱重閉環(huán)自動灌裝機屬于跟隨定量灌裝機。自動灌裝機對涂料罐裝生產(chǎn)流水線控制自動配料系統(tǒng)的硬件和軟件方面進行了設計。其中硬件設計部分包括FX2N-32MRPLC外部電路的設計與安裝；軟件部分包括程序的設計與調(diào)試。根據(jù)自動配料系統(tǒng)的實現(xiàn)要求對PLC、電動機、稱重模塊、繼電器等外部設備進行選擇型號。設計完成的涂料灌裝生產(chǎn)流水線能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能：（1）通過開關將自動配料系統(tǒng)設為自動操作模式，一經(jīng)啟動，則傳送帶的驅(qū)動電機啟動并一直持續(xù)到停止開關動作或待涂料桶傳送至液體灌裝機下時停止運轉；桶子裝滿涂料并上了蓋后，傳送帶驅(qū)動電機必須自動啟動，并保持到下一個涂料桶被傳送至液體灌裝機下或停止開關動作；（2）當桶子傳送并定位在液體灌裝機下時，停1s，液體灌裝機開始工作，對于大桶灌裝8秒鐘，小桶則5秒鐘，灌裝過程完畢后對涂料桶進行上蓋操作，上蓋時間約為2秒鐘。整個灌裝和上蓋過程應設有報警顯示，待上蓋完畢后不再顯示報警；報警方式為紅燈0.5s間隔閃爍；（3）包裝過程，對于小桶：40桶為一大包，30桶為一中包，20桶為一包裝；對于大桶：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)對生產(chǎn)產(chǎn)品進行自動記數(shù)并可以手動對計數(shù)器清零。 2.1稱重灌裝機控制工藝分析 （1）計量灌裝機保證主機和伺服的電氣零位和機械零位一致。 （2）灌裝的起始與關閉通過編碼器的角度信號控制，可在觸摸屏上設定。 （3）伺服跟隨主機運轉，運轉位置和速度由觸摸屏上人工調(diào)整。 （4）主機速度能在觸摸屏上調(diào)節(jié)。 （5）生產(chǎn)計數(shù)控制功能。 2．2硬件體系結構設計 稱重自動灌裝機是由三菱fx2nc系列plc、、變頻器、計量螺旋、電磁自動灌裝機等組成。 (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，可以安裝到比標準的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)約接線時間。i/o點數(shù)可以擴展到256點，最多可以連接4個特殊功能模塊。 (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。本定量灌裝機采用ihf6550-160型氟塑料離心泵，泵進口直徑65mm;出口直徑50mm;葉輪名義直徑160mm;轉速2900r/nin，稱重25m3/h;揚程32m;電機功率5.5kw。硫酸泵采用變頻調(diào)速。對于泵類設備，應選用水泵類專用變頻器。ihf6550-160型氟塑料離心泵的驅(qū)動電機功率為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)的流動速度是由電機編碼器輸出脈沖來間接計算的,如果電機轉速穩(wěn)定性不好,將影響計量螺旋的正常工作。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)定螺旋軸的轉速并計算粉體流速，稱重灌裝機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)計量螺旋。是粉粒狀物料(簡稱粉體)。計量螺旋是對粉體進行輸送、動態(tài)計量和稱重控制的設備。本設計采用計量螺旋(螺旋電子稱)。 (5)電磁自動灌裝機。電磁自動灌裝機廣泛用于測量導電的液體和液固兩相流體的體積稱重，測量結果與流體的溫度、粘度、密度、壓力及液固成分比無關，電導率在較大范圍內(nèi)變化時也不會影響測量結果。因此，只需經(jīng)普通水標定后，就可以用來測量其他導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，所以電磁自動灌裝機是一種真正的體積自動灌裝定量灌裝機。 3系統(tǒng)調(diào)試 3.1自動液體灌裝機零點調(diào)試 計量灌裝機目在初始調(diào)試的時候，沒有做主機找零，結果調(diào)試的時候發(fā)現(xiàn)，機器運轉的時間稍長，編碼器的角度就和機械的位置對應產(chǎn)生累積偏差。為此，在程序中加上找零的一段，開機先找零，通過編碼器的信號（中斷采集）清零，因為零點和機械位置是始終對應的，所以不論數(shù)值偏了多少，每一圈零點都能將其糾正過來。伺服也同樣存在位置偏移的問題，所以將伺服的零點設置在機械位置的點。開機即找到此零點。伺服與主機零點對應的機械位置是變化的，因此伺服在找完零點后立即反向找與主機零點位置的對應的起始位置，這個位置是由客戶在屏上設定，這期間主機禁止運轉。 3.2主機限速 主機和變頻器之間采用通訊連接，因伺服跟隨主機運轉，速度有倍數(shù)關系，因此主機在滿足客戶生產(chǎn)速度的前提下做了限速處理。 4結束語 項目已經(jīng)通過調(diào)試，液體自動灌裝機的功能達到要求。項目充分展示了電氣產(chǎn)品在包裝行業(yè)機電一體化應用的技術能力。 | |
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