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台达机电产品在液体灌装机上的应用———台达机电产品在 ...
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台达机电产品在液体灌装机上的应用———台达机电产品在液体灌装
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管理员
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电源技术
2014-4-21 12:13:32
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1 引言
液体灌装机广泛应用于食品,饮料,化工,医药等行业,是目前应用非常广泛的包装机械之一。现代社会对于灌装设备的安全要求越来越高,要求灌装出的食品、饮料、药品或其他化工产品整齐、美观且具有良好的包装质量,相应的灌装机运行稳定性,维护的方便性,灌装的精度、速度是衡量灌装机控制系统好坏的重要性能指标。
传统的
继电器
控制设备不仅体积大,耗电多、效率低且故障率高,已无法满足现代生产快速反应、精确度高且连续稳定运行时间长的要求。可编程序控制器(简称
PLC
)是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的
电子
装置。具有通用性好,可靠性高,安装灵活,扩展方便,性价比高等一
系列
优点,基于PLC和
变频器
等机电产品的控制系统可以很好地满足当前现代生产的需求。
台达目前可为客户提供PLC控制器、人机界面、变频驱动器、伺服驱动器、数控系统等系列自动化产品,可以向客户提供完善可靠的机电一体化解决方案。本文介绍的系统实现灌装机的机械结构装置与PLC、变频调速、人机界面等现代自动控制技术手段的完整结合,形成机电一体化。
2 工艺分析
以瓶装饮料为例,液体灌装机的工艺如下:用以装液体的瓶子通过拨瓶星轮由冲瓶机导出并传送至灌装机。进入灌装机的瓶子由瓶颈托板卡住瓶口保持,并通过升降机构在凸轮作用下实现上升与下降。灌装机采用重力灌装方式,瓶口上升顶开灌装阀开始灌装,当物料上升到堵住回气孔位置时结束灌装。灌装结束后瓶口下降离开灌装阀,瓶子通过过渡拨轮进入旋盖机。旋盖机上的止旋刀卡住瓶颈部位,保持瓶子直立并防止旋转。
旋盖头在旋盖机上保持公转并自转,在凸轮作用下实现抓盖、套盖、旋盖、脱盖动作,完成整个封盖过程。落盖导轨上设有防止反盖通过及反盖取出机构,同时装有一组光电
开关
,当落盖导轨上无盖时会自动停止机器运转,可以有效的避免无盖瓶的出现。同时,落盖导轨上还设有旋盖机进瓶检测开关,与落盖导轨和拨盖盘连接处的锁盖气缸连锁控制瓶盖的排出,保证无瓶时停止喂盖,减少盖子的损耗。
基本流程为:冲瓶机导出瓶子--?灌装机-?上升-?重力灌装-?下降-?进入旋盖机封盖-?进入传输带。系统需设置检查点防止空送、漏盖、漏瓶或者上盖错误等。
3 设备结构介绍
此设备结构如下图,由电机驱动动高精度食品级的不锈钢齿轮泵,通过PLC控制频器的速度来精确控制灌装量的多少,主要用于饮料等液体的灌装。
4、电气架构图及选型说明:
根据客户的设备小巧紧凑的特点,我们给客户配置了以下产品
1. PLC: DVP14
SS
11R2*1
2. 人机界面:TP04GAS2 或 DOPAS57BSTD
3. 变频器: VFD007
EL
21A
4.
其它
电气配件
选型说明:
台达EL变频器体积小巧,功能强大,并内置
EMI
滤波器
,十分适合用在食品及药机行业,EL内置面板,且所有型号变频器都具有
RS485
接口,通讯协议为国际标准的MODBUS ASCII/RTU,通讯接口为RJ11/
RJ45
,通过485通讯,可以节约客户成本,减少客户外部的接线,还可以实时了解变频器的状态(如输出
电流
,频率,故障代码)。本文中变频器的频率通过台达14SS11R2 PLC通讯给定,通讯协议为38400,7,E,1,ASCII码;运行停止考虑到安全问题,通过外部端子控制。
选用14SS的原因,首先客户是被其“小身材”吸引,从上图还以看出,客户的设备由于常常是一条大生产线上的一个工作站,因此整体设计得十分紧凑,14SS在设备中占用的空间十分小;其次,14SS还标配两个通讯口,一个
RS232
和人机界面通讯,另一个RS485口和台达EL变频器通讯,相得益彰,既充分利用了各产品的功能,成本是也没有增加。如果选用其它厂牌PLC,要不加装通讯卡,要不加DA
模块
,才可控制变频器的速度,无论从成本上,还是安装的尺寸上,都不经济。而全套台达产品,可以给客户提供更灵活的功能组合,更佳的性价比。
5、设备工作原理及程序说明:
灌装模式分为手动和自动两种模式。
手动模式下,按一下启动键,变频器以设定的高速频率运行,同时PLC开始计数,当计数值达到低速爬行的值后,通讯控制变频器以低速运行,直到计数值到达设定的容量后,变频器停止,灌装完成,等待下一次启动信号,此模式主要用于试生产。
自动模式,和手动过程一样,只是当一次灌装结束后,不需再按启动按钮,而是等待设定好的时间后,再自己启动,适合和生产线配合使用。
人机界面根据最终客户的要求可以配台达的TP04G文本,也可配台达的
触摸屏
产品。界面主要用于设置工作模式(手动/自动)和运行参数,主要是运行速度,爬行速度,速度切换点。界面的设计以方便人员操作为首要因素。以下以触摸屏介绍操作画面。
主画面:
直观显示当前的参数设置,并可随时调整,如工作模式,灌装量,速度,并且以柱状图显示液位当前的状态,对操作人员来说,醒目方便。主画面如图4所示:
低速爬行点设置画面:
对于不同容量的瓶子,低速爬行点是不同的。设置画面如图5所示:
特殊参数:
齿轮泵运行一段时间后,其密封性能会下降,导致灌装量有偏差,因此,在程序中,我们提供一个系数给客户微调,以消除此问题。特殊参数设置画面如图6所示。
自学习功能:
为了方便客户换产品时,不知道当前容器的容量时,我们在程序中加入的学习功能。首先,客户先进入人机界面的学习画面,然后一直按住启动键,电机就一直以一定速度运行,同时文本或触摸屏上显示当前实时的灌装量,当瓶子快灌满时,松开启动按钮,再按人机界面上的保存按键,灌装量就保存了下来。这种功能尤其适合为异型容器。
自学习功能设置画面如图6所示。
PLC程序:
其标准梯形图程序如图8所示:
主菜单画面如图9所示:
6、结束语
通过使用全套产品,使该设备电气架构简单,功能丰富,性价比也很高。从去年开始,该机已批量采用台达产品,性能稳定可靠,得到最终客户的认可。并且由于设备厂的客户多在海外,得知台达提供全球联保的品质服务,这进一步加强了客户的信心与满意度。
包装机械
,
灌装设备
,
灌装机
,
食品
,
行业
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