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摘 要: 本文講述如何利用台達機電產品實現液體灌裝機的自動化生產控製。文章先介紹設備結構、電dian氣qi架jia構gou圖tu及ji選xuan型xing說shuo明ming，然ran後hou詳xiang細xi闡chan述shu設she備bei工gong作zuo原yuan理li及ji程cheng序xu說shuo明ming。實shi際ji運yun行xing證zheng明ming該gai係xi統tong性xing能neng穩wen定ding可ke靠kao，有you較jiao高gao應ying用yong價jia值zhi，得de到dao最zui終zhong客ke戶hu的de認ren可ke。
關鍵詞：設備結構、電氣架構、變頻器、PLC
1 引言
液(ye)體(ti)灌(guan)裝(zhuang)機(ji)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)於(yu)食(shi)品(pin)，飲(yin)料(liao)，化(hua)工(gong)，醫(yi)藥(yao)等(deng)行(xing)業(ye)，是(shi)目(mu)前(qian)應(ying)用(yong)非(fei)常(chang)廣(guang)泛(fan)的(de)包(bao)裝(zhuang)機(ji)械(xie)之(zhi)一(yi)。現(xian)代(dai)社(she)會(hui)對(dui)於(yu)灌(guan)裝(zhuang)設(she)備(bei)的(de)安(an)全(quan)要(yao)求(qiu)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao)，要(yao)求(qiu)灌(guan)裝(zhuang)出(chu)的(de)食(shi)品(pin)、飲料、藥品或其他化工產品整齊、美觀且具有良好的包裝質量，相應的灌裝機運行穩定性，維護的方便性，灌裝的精度、速度是衡量灌裝機控製係統好壞的重要性能指標。
傳統的繼電器控製設備不僅體積大，耗電多、效率低且故障率高，已無法滿足現代生產快速反應、精確度高且連續穩定運行時間長的要求。可編程序控製器（簡稱PLC）shiyizhongzhuanmenweizaigongyehuanjingxiayingyongershejideshuziyunsuancaozuodedianzizhuangzhi。juyoutongyongxinghao，kekaoxinggao，anzhuanglinghuo，kuozhanfangbian，xingjiabigaodengyixilieyoudian，jiyuPLC和變頻器等機電產品的控製係統可以很好地滿足當前現代生產的需求。
台達目前可為客戶提供PLC控製器、人機界麵、變頻驅動器、伺服驅動器、數控係統等係列自動化產品，可以向客戶提供完善可靠的機電一體化解決方案。本文介紹的係統實現灌裝機的機械結構裝置與PLC、變頻調速、人機界麵等現代自動控製技術手段的完整結合，形成機電一體化。
2 工藝分析
以瓶裝飲料為例，液體灌裝機的工藝如下：用(yong)以(yi)裝(zhuang)液(ye)體(ti)的(de)瓶(ping)子(zi)通(tong)過(guo)撥(bo)瓶(ping)星(xing)輪(lun)由(you)衝(chong)瓶(ping)機(ji)導(dao)出(chu)並(bing)傳(chuan)送(song)至(zhi)灌(guan)裝(zhuang)機(ji)。進(jin)入(ru)灌(guan)裝(zhuang)機(ji)的(de)瓶(ping)子(zi)由(you)瓶(ping)頸(jing)托(tuo)板(ban)卡(ka)住(zhu)瓶(ping)口(kou)保(bao)持(chi)，並(bing)通(tong)過(guo)升(sheng)降(jiang)機(ji)構(gou)在(zai)凸(tu)輪(lun)作(zuo)用(yong)下(xia)實(shi)現(xian)上(shang)升(sheng)與(yu)下(xia)降(jiang)。灌(guan)裝(zhuang)機(ji)采(cai)用(yong)重(zhong)力(li)灌(guan)裝(zhuang)方(fang)式(shi)，瓶(ping)口(kou)上(shang)升(sheng)頂(ding)開(kai)灌(guan)裝(zhuang)閥(fa)開(kai)始(shi)灌(guan)裝(zhuang)，當(dang)物(wu)料(liao)上(shang)升(sheng)到(dao)堵(du)住(zhu)回(hui)氣(qi)孔(kong)位(wei)置(zhi)時(shi)結(jie)束(shu)灌(guan)裝(zhuang)。灌(guan)裝(zhuang)結(jie)束(shu)後(hou)瓶(ping)口(kou)下(xia)降(jiang)離(li)開(kai)灌(guan)裝(zhuang)閥(fa)，瓶(ping)子(zi)通(tong)過(guo)過(guo)渡(du)撥(bo)輪(lun)進(jin)入(ru)旋(xuan)蓋(gai)機(ji)。旋(xuan)蓋(gai)機(ji)上(shang)的(de)止(zhi)旋(xuan)刀(dao)卡(ka)住(zhu)瓶(ping)頸(jing)部(bu)位(wei)，保(bao)持(chi)瓶(ping)子(zi)直(zhi)立(li)並(bing)防(fang)止(zhi)旋(xuan)轉(zhuan)。旋(xuan)蓋(gai)頭(tou)在(zai)旋(xuan)蓋(gai)機(ji)上(shang)保(bao)持(chi)公(gong)轉(zhuan)並(bing)自(zi)轉(zhuan)，在(zai)凸(tu)輪(lun)作(zuo)用(yong)下(xia)實(shi)現(xian)抓(zhua)蓋(gai)、套蓋、旋蓋、脫tuo蓋gai動dong作zuo，完wan成cheng整zheng個ge封feng蓋gai過guo程cheng。落luo蓋gai導dao軌gui上shang設she有you防fang止zhi反fan蓋gai通tong過guo及ji反fan蓋gai取qu出chu機ji構gou，同tong時shi裝zhuang有you一yi組zu光guang電dian開kai關guan，當dang落luo蓋gai導dao軌gui上shang無wu蓋gai時shi會hui自zi動dong停ting止zhi機ji器qi運yun轉zhuan，可ke以yi有you效xiao的de避bi免mian無wu蓋gai瓶ping的de出chu現xian。同tong時shi，落luo蓋gai導dao軌gui上shang還hai設she有you旋xuan蓋gai機ji進jin瓶ping檢jian測ce開kai關guan，與yu落luo蓋gai導dao軌gui和he撥bo蓋gai盤pan連lian接jie處chu的de鎖suo蓋gai氣qi缸gang連lian鎖suo控kong製zhi瓶ping蓋gai的de排pai出chu，保bao證zheng無wu瓶ping時shi停ting止zhi喂wei蓋gai，減jian少shao蓋gai子zi的de損sun耗hao。
基本流程為：衝瓶機導出瓶子--à灌裝機-à上升-à重力灌裝-à下降-à進入旋蓋機封蓋-à進入傳輸帶。係統需設置檢查點防止空送、漏蓋、漏瓶或者上蓋錯誤等。
3 設備結構介紹
此設備結構如下圖，由電機驅動動高精度食品級的不鏽鋼齒輪泵，通過PLC控製頻器的速度來精確控製灌裝量的多少，主要用於飲料等液體的灌裝。
4、電氣架構圖及選型說明：
根據客戶的設備小巧緊湊的特點，我們給客戶配置了以下產品，
1、 PLC: DVP14SS11R2*1
2、人機界麵：TP04GAS2 或 DOPAS57BSTD
3、變頻器: VFD007EL21A
4、其它電氣配件
選型說明：
台達EL變頻器體積小巧，功能強大，並內置EMI濾波器，十分適合用在食品及藥機行業，EL內置麵板，且所有型號變頻器都具有RS485接口，通訊協議為國際標準的MODBUS ASCII/RTU，通訊接口為RJ11/RJ45，通過485通訊，可以節約客戶成本，減少客戶外部的接線，還可以實時了解變頻器的狀態（如輸出電流，頻率，故障代碼）。本文中變頻器的頻率通過台達14SS11R2 PLC通訊給定，通訊協議為38400，7，E，1，ASCII碼；運行停止考慮到安全問題，通過外部端子控製。
選用14SS的原因，首先客戶是被其“小身材”吸引，從上圖還以看出，客戶的設備由於常常是一條大生產線上的一個工作站，因此整體設計得十分緊湊，14SS在設備中占用的空間十分小；其次，14SS還標配兩個通訊口，一個RS232和人機界麵通訊，另一個RS485口和台達EL變頻器通訊，相得益彰，既充分利用了各產品的功能，成本是也沒有增加。如果選用其它廠牌PLC，要不加裝通訊卡，要不加DA模(mo)塊(kuai)，才(cai)可(ke)控(kong)製(zhi)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)速(su)度(du)，無(wu)論(lun)從(cong)成(cheng)本(ben)上(shang)，還(hai)是(shi)安(an)裝(zhuang)的(de)尺(chi)寸(cun)上(shang)，都(dou)不(bu)經(jing)濟(ji)。而(er)全(quan)套(tao)台(tai)達(da)產(chan)品(pin)，可(ke)以(yi)給(gei)客(ke)戶(hu)提(ti)供(gong)更(geng)靈(ling)活(huo)的(de)功(gong)能(neng)組(zu)合(he)，更(geng)佳(jia)的(de)性(xing)價(jia)比(bi)。
5、設備工作原理及程序說明：
灌裝模式分為手動和自動兩種模式。
手動模式下，按一下啟動鍵，變頻器以設定的高速頻率運行，同時PLCkaishijishu，dangjishuzhidadaodisupaxingdezhihou，tongxunkongzhibianpinqiyidisuyunxing，zhidaojishuzhidaodashedingderonglianghou，bianpinqitingzhi，guanzhuangwancheng，dengdaixiayiciqidongxinhao，cimoshizhuyaoyongyushishengchan。
zidongmoshi，heshoudongguochengyiyang，zhishidangyiciguanzhuangjieshuhou，buxuzaianqidonganniu，ershidengdaishedinghaodeshijianhou，zaizijiqidong，shiheheshengchanxianpeiheshiyong。
人機界麵根據最終客戶的要求可以配台達的TP04G文本，也可配台達的觸摸屏產品。界麵主要用於設置工作模式（手動/自動）和運行參數，主要是運行速度，爬行速度，速度切換點。界麵的設計以方便人員操作為首要因素。以下以觸摸屏介紹操作畫麵。
主畫麵：
zhiguanxianshidangqiandecanshushezhi，bingkesuishitiaozheng，rugongzuomoshi，guanzhuangliang，sudu，bingqieyizhuzhuangtuxianshiyeweidangqiandezhuangtai，duicaozuorenyuanlaishuo，xingmufangbian。zhuhuamianrutu4所示：
低速爬行點設置畫麵：
對於不同容量的瓶子，低速爬行點是不同的。設置畫麵如圖5所示:
特殊參數：
齒(chi)輪(lun)泵(beng)運(yun)行(xing)一(yi)段(duan)時(shi)間(jian)後(hou)，其(qi)密(mi)封(feng)性(xing)能(neng)會(hui)下(xia)降(jiang)，導(dao)致(zhi)灌(guan)裝(zhuang)量(liang)有(you)偏(pian)差(cha)，因(yin)此(ci)，在(zai)程(cheng)序(xu)中(zhong)，我(wo)們(men)提(ti)供(gong)一(yi)個(ge)係(xi)數(shu)給(gei)客(ke)戶(hu)微(wei)調(tiao)，以(yi)消(xiao)除(chu)此(ci)問(wen)題(ti)。特(te)殊(shu)參(can)數(shu)設(she)置(zhi)畫(hua)麵(mian)如(ru)圖(tu)6所示。
自學習功能：
為wei了le方fang便bian客ke戶hu換huan產chan品pin時shi，不bu知zhi道dao當dang前qian容rong器qi的de容rong量liang時shi，我wo們men在zai程cheng序xu中zhong加jia入ru的de學xue習xi功gong能neng。首shou先xian，客ke戶hu先xian進jin入ru人ren機ji界jie麵mian的de學xue習xi畫hua麵mian，然ran後hou一yi直zhi按an住zhu啟qi動dong鍵jian，電dian機ji就jiu一yi直zhi以yi一yi定ding速su度du運yun行xing，同tong時shi文wen本ben或huo觸chu摸mo屏ping上shang顯xian示shi當dang前qian實shi時shi的de灌guan裝zhuang量liang，當dang瓶ping子zi快kuai灌guan滿man時shi，鬆song開kai啟qi動dong按an鈕niu，再zai按an人ren機ji界jie麵mian上shang的de保bao存cun按an鍵jian，灌guan裝zhuang量liang就jiu保bao存cun了le下xia來lai。這zhe種zhong功gong能neng尤you其qi適shi合he為wei異yi型xing容rong器qi。
自學習功能設置畫麵如圖6所示。
PLC程序：
由於客戶要灌裝的產品種類很多，如果換了產品要重新輸入參數，對客戶來說費時以費力，因此，我們在PLC程序中為客戶做了20組配方。台達觸摸屏本身也提供配方功能，而且功能十分強大，可以節約PLC的程序和空間。在此設備中，配方之所以做PLC中，是因為客戶的界麵有時會換文本，為了程序的統一，就全做在PLC中了。PLC做配方的功能實際是通過變址尋址功能實現的，並且做成了子程序。在此程序中，用了很多子程序，目的有2，一是可以使程序模塊話，方便維護；二是，子程序隻在需要時（如修改參數後）才被主程序調用，因此，可以使設備在正常工作中，PLC的掃描周期最短，可提高灌裝的精度。
其標準梯形圖程序如圖8所示：
主菜單畫麵如圖9所示：
6、結束語
通(tong)過(guo)使(shi)用(yong)全(quan)套(tao)產(chan)品(pin)，使(shi)該(gai)設(she)備(bei)電(dian)氣(qi)架(jia)構(gou)簡(jian)單(dan)，功(gong)能(neng)豐(feng)富(fu)，性(xing)價(jia)比(bi)也(ye)很(hen)高(gao)。從(cong)去(qu)年(nian)開(kai)始(shi)，該(gai)機(ji)已(yi)批(pi)量(liang)采(cai)用(yong)台(tai)達(da)產(chan)品(pin)，性(xing)能(neng)穩(wen)定(ding)可(ke)靠(kao)，得(de)到(dao)最(zui)終(zhong)客(ke)戶(hu)的(de)認(ren)可(ke)。並(bing)且(qie)由(you)於(yu)設(she)備(bei)廠(chang)的(de)客(ke)戶(hu)多(duo)在(zai)海(hai)外(wai)，得(de)知(zhi)台(tai)達(da)提(ti)供(gong)全(quan)球(qiu)聯(lian)保(bao)的(de)品(pin)質(zhi)服(fu)務(wu)，這(zhe)進(jin)一(yi)步(bu)加(jia)強(qiang)了(le)客(ke)戶(hu)的(de)信(xin)心(xin)與(yu)滿(man)意(yi)度(du)。
【參考文獻】
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