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應(yīng)用設(shè)計

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ELAU全伺服自動化控制系統(tǒng)解決方案-玻璃瓶灌裝密封一體機

ELAU全伺服自動化控制系統(tǒng)解決方案-玻璃瓶灌裝密封一體機

1 方案簡介

         本機采用ELAU的PacDrive運動控制系統(tǒng)和全數(shù)字伺服電機作為控制系統(tǒng)。直線高速輸送藥瓶,可以達到500瓶/分鐘。灌裝針采用往復(fù)跟蹤方式在藥瓶運動的情況下進行灌裝以及旋轉(zhuǎn)式加塞、壓塞。實現(xiàn)可適用多種規(guī)格,并可根據(jù)各種瓶子的規(guī)格來自動調(diào)整灌裝的裝量、灌針升降的高度和整個系統(tǒng)的生產(chǎn)速度,同時實現(xiàn)無瓶不灌裝和無瓶不加塞的等功能。生產(chǎn)數(shù)據(jù)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)可以長期保留,生產(chǎn)配方數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)無限復(fù)制和修改。采用大屏幕真彩觸摸屏設(shè)計人機交互界面,操作友好,可以實現(xiàn)多級數(shù)據(jù)安全管理。具備操作向?qū)Ш驼`操作鎖定功能,防止因誤操作而損害機器和操作人員,強化了設(shè)備和人員安全保障。同時提供全面的幫助信息,使得用戶可以在幫助信息的指導(dǎo)下迅速的排除故障和問題。

2 工藝簡介
2.1 機械機構(gòu)簡圖

說明:
 F1~F12為12個灌裝泵電機,V是泵閥轉(zhuǎn)向控制電機,這13臺電機均采用ELAU的iSH智能一體式電機(驅(qū)動器和電機集成與一起)。結(jié)構(gòu)緊湊,大大節(jié)約了機器的安裝空間和電氣柜的體積。由于采用了標準配線,減少了90%的配線,亦使得配線出錯率降低為零,極大的節(jié)約了安裝和調(diào)試時間。
 m電機:是網(wǎng)帶機電機,負責(zé)輸送空瓶,由ATV31變頻器驅(qū)動,采用其自帶的Canopen總線與ELAU的C600運動控制器通信,可以實現(xiàn)無級調(diào)速給瓶。
 M電機:一共5臺,其中4臺采用ELAU的SH系列伺服電機,1臺iSH電機。從左到右分別是:
 絞盤電機,負責(zé)把網(wǎng)帶機上面的空瓶均勻的分配到主齒形輸送帶上。要求嚴格跟隨主齒形帶的位置進行運轉(zhuǎn),否則會出現(xiàn)擠爆瓶的危險。
 跟隨電機,負責(zé)驅(qū)動灌裝針左右,跟隨主齒形輸送帶的位置,做跟隨同步運動。把灌裝針對準玻璃瓶口,從而保證灌裝針可以正確的插入瓶口。
 上下電機,負責(zé)驅(qū)動灌裝針上下運動,保證灌裝針的插入深度。
 主電機,負責(zé)驅(qū)動整個輸送齒形帶做高速直線運動,齒形帶上的齒槽內(nèi)有玻璃瓶。
 分瓶電機(iSH),負責(zé)驅(qū)動產(chǎn)品出口的選擇,做0~100°角擺動。

2.2 工藝說明

        設(shè)備上電,自檢完畢無故障,進行運行操作。網(wǎng)帶機啟動,玻璃瓶被輸送到絞盤電機的螺旋槽內(nèi);主機運行起來,主齒形帶做勻速運行,同時,絞盤電機跟隨主機運轉(zhuǎn),保持給瓶位置正確。一旦有瓶進入主齒形帶,檢瓶開關(guān)發(fā)送信號給灌裝機構(gòu),一旦空瓶到了灌裝機構(gòu)的跟隨位置就開始灌裝。
        正常運轉(zhuǎn)后,如果檢瓶開關(guān)檢測到一列瓶子中間其中有缺瓶,即瓶子沒有連續(xù)的到來,而是中間有空位,這時,要把這個信號送到灌裝機構(gòu),通知處在該位置的那個灌裝針電機停止灌裝動作,同樣也要把這個信號送到加塞結(jié)構(gòu),在該缺瓶位置不要送塞。這就是所謂的無瓶不灌裝和無瓶不加塞功能。否則會出現(xiàn)藥物被灌到缺瓶位置上,浪費了藥品,也污染了機器,缺瓶位置的瓶塞也會掉落下來,影響整個機器的運轉(zhuǎn)。
        檢瓶開關(guān)在延時1-2秒的情況下仍沒有檢測到瓶子時,說明已經(jīng)沒有空瓶進來,此時主機和灌裝機構(gòu)會自動的把已經(jīng)送出的瓶灌裝完畢,主機將進入等待狀態(tài),直到瓶子來到后主機又開始自動運行。
        本機在自動工作方式的時候,能根據(jù)各個報警來自動停止機器的運行,當出現(xiàn)異常緊急情況下,也可按下急停按鈕來停止機器的運行。
當故障排除后重新啟動時,所有電機又可以從原點開始正常運行。
       還有手動和點動方式。當在手動工作方式時,當機器出現(xiàn)故障或電機未回到原點時,可在自動條件不滿足的條件下運行機器,也可以單獨對每一個電機進行操作和調(diào)整,同樣,急停按鈕也能緊急停止機器的運行。
當機器運行在點動工作方式時,按下啟動按鈕保持后機器開始運行,所有電機根據(jù)主電機的速度同步動作,當所有動作執(zhí)行完一個運行周期后機器可以自動停止運行。
尋零模式下可以實現(xiàn)所有電機的尋找零點位置。采用寫編碼器的方式進行把當前位置強制為零。
        因本機可適用于多種規(guī)格的瓶子,每種規(guī)格的瓶子只要把參數(shù)設(shè)定好以后就可以存貯下來,下一次更換規(guī)格時,只要把相應(yīng)規(guī)格瓶子的參數(shù)調(diào)用出來就可以了。
計算產(chǎn)量。
生產(chǎn)速度顯示。
各個電機的位置顯示。
顯示系統(tǒng)報警和條件報警。

3 標準和規(guī)范 

        軟件開發(fā)平臺是標準的windows環(huán)境下的EPAS-4軟件,編程使用有6種語言,其中包含5種標準的IEC 61131-3語言。
機器制造商要保證系統(tǒng)操作的安全性,可以按照EN292安全標準來設(shè)計。
設(shè)備在調(diào)試和維護的時候能夠保證3級認證(EN954-1)。
        ELAU 提供了符合以上提到的安全標準的InverterEnable circuit (驅(qū)動使能回路)安全技術(shù)。本技術(shù)細節(jié)可以在www.elau.de網(wǎng)站上可以查到。

4 開創(chuàng)性的模塊化機器設(shè)計
        ELAU的模塊化機器設(shè)計,是基于模塊化的電氣硬件設(shè)計和應(yīng)用程序軟件的設(shè)計,極大了方便了機器的開發(fā)、使用和維護?;诖烁拍钤O(shè)計的機器或者生產(chǎn)線,原有的程序不需要改變,卻可以根據(jù)實際生產(chǎn)的要求,增加或者減少運行電機的數(shù)量,從而可以改變生產(chǎn)工藝流程。
4.1 機器模塊
本機器劃分為以下幾個功能組模塊:
• 虛軸組模塊AlphaModule(虛擬主軸)
• 輸送組模塊BravoModule(主機電機,絞盤電機,分瓶電機)
• 跟蹤組模塊CharlyModule(跟隨電機,上下電機)
• 灌裝組模塊DeltaModule(轉(zhuǎn)閥控制電機,灌裝泵電機)

4.2 系統(tǒng)配置

序號 名稱 說明 型號
1 觸摸屏 10’’真彩顯示屏 XBTGT5330

2

控制器 運動,邏輯,HMI可編程控制器

PacDrive C600

3 IO模塊 擴展IO點 STB
4 安全繼電器 保護整個機器 PILZ
5 伺服電機驅(qū)動器 SH電機用 MC-4
6 伺服電源模塊 iSH電機用 PS-5
7 電源分配模塊 iSH電機用 DB-5
8 運動總線 高速數(shù)據(jù)總線 SERCOS

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序號

名稱 所在機器模塊組 型號
1 虛擬主軸 AlphaModule

 

2 主機 BravoModule 伺服電機
3 絞盤 BravoModule 伺服電機
4 分流 BravoModule 伺服電機
5 跟隨 CharlyModule 伺服電機
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