基于plc的食用油罐制造流水線的控制

基于plc的食用油罐制造流水線的控制

近年來，中國的預(yù)制設(shè)備呈現(xiàn)出高水平、高層次、一體化的發(fā)展趨勢。在功能實現(xiàn)方面，該結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能簡化，并盡可能在設(shè)備上同時完成瓶藏、清潔、包裝、蓋蓋、瓶藏、稱重等工作。在生產(chǎn)過程上來講,傳統(tǒng)的繼電器控制日益向PLC控制方向轉(zhuǎn)變,另外為了達(dá)到操作方面的盡可能簡單,觸摸屏逐漸替代了傳統(tǒng)的按鈕操作界面。1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)GWZ型罐裝機(jī)械屬于直線式的常壓罐裝設(shè)備,罐裝頭共有八個,此機(jī)械好包括轉(zhuǎn)動部位、罐裝頭、計量泵、步進(jìn)電機(jī)等部件。1.2系統(tǒng)控制方案1.2.1步進(jìn)電機(jī)控制原理系統(tǒng)選擇了步進(jìn)電機(jī)組作為計量泵的驅(qū)動組件,并將旋轉(zhuǎn)型的計量泵工作時每轉(zhuǎn)的排量取代了傳統(tǒng)的容積計量方式,依據(jù)包裝容器的型號計算最終的機(jī)械泵的轉(zhuǎn)角。還可以將步進(jìn)電機(jī)的出軸和計量泵的驅(qū)動軸進(jìn)行直接連接,從而以步進(jìn)電機(jī)的步數(shù)達(dá)到對計量泵轉(zhuǎn)動的位移控制的目的,另外,步進(jìn)電機(jī)又能夠作為食用油罐裝的動力。若采用二相的混合行步進(jìn)電機(jī)(這里取矩角為1.8°),利用這一系統(tǒng)的優(yōu)點在于動態(tài)力矩較大,高頻性能較高,工作狀態(tài)穩(wěn)定,步矩角的精確度較高。其中的步進(jìn)電機(jī)是以專門的驅(qū)動模塊提供相應(yīng)的脈沖序列,為了盡可能保證其控制準(zhǔn)度,采用模塊劃分機(jī)制,具體劃分為:1/2,1/4,1/8,1/16,因此,其最小控制轉(zhuǎn)角就可以計算為:1.8°×1/16=0.1125°每個脈沖。同時,每當(dāng)PLC發(fā)出一個脈沖信號,其對應(yīng)的驅(qū)動模塊就會發(fā)生一組脈沖許留,從上述計算可知,步進(jìn)電機(jī)的最小轉(zhuǎn)角為0.1125°,依據(jù)輸出軸的相應(yīng)角位移就能夠確定PLC產(chǎn)生的總的脈沖數(shù)量。根據(jù)罐裝速度進(jìn)而得到輸出軸的轉(zhuǎn)速,產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速和PLC產(chǎn)生的脈沖頻率成正相關(guān),因此通過控制就能夠?qū)崿F(xiàn)對輸出軸轉(zhuǎn)速的控制。PLC產(chǎn)生的脈沖信號在運行狀態(tài)所占的空比一般在50%或者小于50%范圍之內(nèi)。步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)擁有智能自鎖功能,每當(dāng)PLC停止發(fā)出脈沖,步進(jìn)電機(jī)就會停在其最后一次脈沖的終點處,所以,步進(jìn)電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)對計量泵驅(qū)動軸的準(zhǔn)確定位功能,以提高其計量準(zhǔn)度。在罐裝的計量過程中,步進(jìn)電機(jī)還能夠改變脈沖頻率,從而實現(xiàn)無級變速,并在脈沖的監(jiān)控中迅速的啟動、停止或者正反轉(zhuǎn)。1.2.2裝瓶裝置的安裝灌裝機(jī)在運行過程中,要求罐裝處于工作位置,即罐裝頭要對準(zhǔn)相應(yīng)的瓶口,不然可能造成液體流出在工作平臺之上,導(dǎo)致污染或者浪費,兩者之間的精確距離要根據(jù)灌裝瓶的型號決定。在罐裝位置之前還需要安裝規(guī)定的紅外光電傳感裝置,以記錄光電傳感器中瓶子的運行數(shù)。然后根據(jù)記錄結(jié)果將空瓶連續(xù)放到傳送帶上,當(dāng)空瓶運動到罐裝位置后,相應(yīng)的定位氣桿就會從氣缸伸出,固定空瓶。在流水線生產(chǎn)中,很可能出現(xiàn)誤記數(shù)的狀況。因此,就要在第八個工作位的下面安裝一個開關(guān)裝置,以此來檢驗經(jīng)過此工作位是否有瓶經(jīng)過。如果有瓶,則傳送帶停止,進(jìn)行罐裝,罐裝完成后,定位檔桿自動退出,繼續(xù)傳送;如果沒瓶,那么傳送帶不停止,不進(jìn)行罐裝,繼續(xù)傳送。1.2.3吸液箱中的液體減少情況。在吸液箱中,罐裝時,八個計量泵分別從儲液箱中吸液,因此吸液箱中的液體不斷減少,需要向箱中及時補(bǔ)充。因此需要在補(bǔ)液箱中設(shè)置高、低兩個傳感器,以控制補(bǔ)液的開始和停止。2控制板和驅(qū)動模塊本文所用的PLC系統(tǒng)選用的是三菱公司的FX1N260MR基本型,此款設(shè)備共有36個輸入點,24個繼電器輸出點。增設(shè)了FX1N22322BD與FX1N24852BD兩個同心模塊。其中設(shè)置了YW1和YW2兩個電容傳感器,分別放置在儲液箱的高、兩個檔位,來控制液體的補(bǔ)給;K是微動開關(guān);2C與3C是檔桿氣罐與電磁離合器的控制。步進(jìn)電機(jī)選用的驅(qū)動模塊為SJ2230型細(xì)分驅(qū)動器,主要應(yīng)用其較強(qiáng)的抗干擾能力;CP是SJ2230的脈沖輸入終端,PLC發(fā)出的Y3以不同的脈沖頻率控制步進(jìn)電機(jī)的運轉(zhuǎn)速度,Y4控制轉(zhuǎn)動方向,共設(shè)置有八組輸出。變頻器也是三菱公司生產(chǎn)的型號為FR2S54021.5K,PLC系統(tǒng)通過RS2485端口產(chǎn)生通信指令,進(jìn)行電機(jī)速度的控制。觸摸屏采用深圳人機(jī)公司產(chǎn)出的MT508S觸摸屏,之所以選擇這款觸摸屏,主要是利用其強(qiáng)大的處理器功能,同時擁有加速機(jī)制與畫面智能刷新的功能,能夠保證用戶同時創(chuàng)建多于2000多個窗口畫面的需要。3灌裝頭控制系統(tǒng)在目前的糧油生產(chǎn)工業(yè)中,隨著人們生活水平逐步提高,對食用調(diào)和油、色拉油以及混合調(diào)味油的需求,從數(shù)量和質(zhì)量上都有所提升,當(dāng)前的瓶裝食用油主要選用液體灌裝設(shè)備來控制數(shù)量,設(shè)備在生產(chǎn)中的計量方式主要是氣動活塞結(jié)構(gòu),即以氣罐作為動力帶動活塞加以容積的定量處理,每一個灌裝頭都設(shè)有完整的氣缸活塞裝置。在設(shè)定了各種容器容量之后,灌裝容量就能夠根據(jù)氣罐的運動調(diào)整活塞的運動位移實現(xiàn)對液體數(shù)量的控制。但是這種定量控制設(shè)備結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,加之機(jī)械誤差帶來的不同氣缸的尺寸誤差,會使得機(jī)械精度難以準(zhǔn)確控制,在工作時,氣缸運行過程調(diào)節(jié)繁瑣,不利于維護(hù)。因此,一種新型的食用油罐裝機(jī)機(jī)械系統(tǒng)急需出現(xiàn),步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動計量泵組設(shè)備,就是這款能夠更好的滿足生產(chǎn)需要的設(shè)備,其不但能夠通過步進(jìn)電機(jī)實現(xiàn)對機(jī)械轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速的控制,還能夠?qū)崿F(xiàn)對計量精度誤差的控制。系統(tǒng)采用PLC和觸摸屏控制,PLC具有功能強(qiáng)、可編程、智能化等