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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）是shi一yi種zhong專zhuan門men為wei在zai工gong業ye環huan境jing下xia應ying用yong而er設she計ji的de數shu字zi運yun算suan操cao作zuo的de電dian子zi裝zhuang置zhi。具ju有you通tong用yong性xing好hao，可ke靠kao性xing高gao，安an裝zhuang靈ling活huo，擴kuo展zhan方fang便bian，性xing價jia比bi高gao等deng一yi係xi列lie優you點dian，基ji於yuPLC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：
直zhi觀guan顯xian示shi當dang前qian的de參can數shu設she置zhi，並bing可ke隨sui時shi調tiao整zheng，如ru工gong作zuo模mo式shi，灌guan裝zhuang量liang，速su度du，並bing且qie以yi柱zhu狀zhuang圖tu顯xian示shi液ye位wei當dang前qian的de狀zhuang態tai，對dui操cao作zuo人ren員yuan來lai說shuo，醒xing目mu方fang便bian。主zhu畫hua麵mian如ru圖tu4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tu6所示。
自學習功能：
weilefangbiankehuhuanchanpinshi，buzhidaodangqianrongqiderongliangshi，womenzaichengxuzhongjiarudexuexigongneng。shouxian，kehuxianjinrurenjijiemiandexuexihuamian，ranhouyizhianzhuqidongjian，dianjijiuyizhiyiyidingsuduyunxing，tongshiwenbenhuochumopingshangxianshidangqianshishideguanzhuangliang，dangpingzikuaiguanmanshi，songkaiqidonganniu，zaianrenjijiemianshangdebaocunanjian，guanzhuangliangjiubaocunlexialai。zhezhonggongnengyouqishiheweiyixingrongqi。
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
tongguoshiyongquantaochanpin，shigaishebeidianqijiagoujiandan，gongnengfengfu，xingjiabiyehengao。congquniankaishi，gaijiyipiliangcaiyongtaidachanpin，xingnengwendingkekao，dedaozuizhongkehuderenke。bingqieyouyushebeichangdekehuduozaihaiwai，dezhitaidatigongquanqiulianbaodepinzhifuwu，zhejinyibujiaqianglekehudexinxinyumanyidu。
【參考文獻】
[1] 彭增良，PLC與變頻器連接時應注意的問題[J]。電氣時代，2004(8):90-9
[2] 郭宗仁等. 可編程序控製器應用係統設計及通信網絡技術. 人民郵電出版社，2002
[3] 台達全係列可編程序控製器 台達內部資料 2009
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