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DELTA機(jī)電產(chǎn)品在冰淇淋灌裝機(jī)中的應(yīng)用

www.help-services.cn  2015-03-24 14:32  

  摘 要:在食品包裝機(jī)械中,冰淇淋灌裝機(jī)自動(dòng)化技術(shù)要求較高。冰淇淋灌裝機(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。本文基于DELTA公司的伺服技術(shù)、人機(jī)界面技術(shù)以及PLC技術(shù)在冰淇淋灌裝機(jī)中的詳細(xì)應(yīng)用做系統(tǒng)介紹。
關(guān)鍵字:人機(jī)界面(HMI) 可編程控制器(PLC) A系列伺服(ASD)

  1 引言

  在冰淇淋灌裝機(jī)上利用臺(tái)達(dá)機(jī)電產(chǎn)品之間的便利通訊功能,實(shí)現(xiàn)了主傳動(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。利用臺(tái)達(dá)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。

  冰淇淋灌裝機(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)輸送板進(jìn)行逐工位物料輸送,主傳動(dòng)電機(jī)2.2KW,采用DELTA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,輸送板移動(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(kāi)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?刂坪驼{(diào)速,多種狀態(tài)監(jiān)視等。省卻了通過(guò)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坎捎门_(tái)達(dá)電氣產(chǎn)品,只用一讀/一寫兩條指令就行了。簡(jiǎn)單穩(wěn)定。

  (2)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(guò)來(lái)的角度信號(hào)(360線,對(duì)應(yīng)一個(gè)輸送周期),臺(tái)達(dá)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(kāi)閉。

  (3)冰淇淋有平杯和蛋筒之分,拉花指的是蛋筒部分,平杯無(wú)須拉花。冰淇淋拉花部分主要功能是將灌裝好的冰淇淋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(guó)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。拉花是冰淇淋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)亦是采用臺(tái)達(dá)變頻器進(jìn)行控制和采用臺(tái)達(dá)A系列伺服來(lái)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(guò)PLC給伺服的三個(gè)開(kāi)關(guān)量組合啟動(dòng)每段距離,速度通過(guò)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(guò)屏的配方功能進(jìn)行保存,下次使用只需調(diào)用出來(lái)就好了。

 。4)溫控部分。冰淇淋灌裝有三個(gè)地方需要進(jìn)行溫度控制:淋巧克力,噴巧克力,熱封。均采用大功率加熱管,K分度熱電偶溫度檢測(cè)。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(cè)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,采用了臺(tái)達(dá)溫控器。

  2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

  2.1 控制工藝分析

 。1) 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(guò)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)

  硬件體系結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。主體自動(dòng)化設(shè)備選型參見(jiàn)表1。



  圖1硬件體系結(jié)構(gòu)示意

  表1 主體自動(dòng)化設(shè)備選型


  2.3軟件流程設(shè)計(jì)

  軟件流程設(shè)計(jì)參見(jiàn)圖2。

 

 圖2 軟件流程


  3 系統(tǒng)調(diào)試

  3.1 系統(tǒng)零點(diǎn)調(diào)試

  本項(xiàng)目在初始調(diào)試的時(shí)候,沒(méi)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(zhǎng),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(kāi)機(jī)先找零,通過(guò)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(guò)來(lái)。伺服也同樣存在位置偏移的問(wèn)題,所以將伺服的零點(diǎn)設(shè)置在機(jī)械位置的最高點(diǎn)。開(kāi)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(yǔ)

  項(xiàng)目已經(jīng)通過(guò)調(diào)試,機(jī)器的功能完全達(dá)到要求。項(xiàng)目充分展示了臺(tái)達(dá)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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