時間:2018-09-30 09:36:06來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載
摘要:本文介紹了西門子S7-200SMARTPLC、SMARTLINE觸摸屏以及SINAMICSV20變頻器在套標(biāo)機(jī)上的應(yīng)用,闡述了設(shè)備工藝流程、控制系統(tǒng)的配置選型、軟件設(shè)計和實(shí)現(xiàn)的功能。經(jīng)測試,該方案能完全滿足高速套標(biāo)機(jī)的各項技術(shù)要求,運(yùn)行穩(wěn)定,性能良好。
關(guān)鍵詞:S7-200SMARTSMARTLINESINAMICSV20套標(biāo)機(jī)
1引言
套標(biāo)機(jī)是一種將熱縮塑膠商標(biāo)桶卷自動切斷,準(zhǔn)確套入容器的包裝機(jī)械,配合后熱收縮工序,將標(biāo)簽完好地固定于容器適當(dāng)位置。
上世紀(jì)90年代以來,我國的快速消費(fèi)品包裝工業(yè)得到了迅速發(fā)展,快速消費(fèi)品企業(yè)的生產(chǎn)集中度和自動化程度在不斷提高,包裝設(shè)備在向大型化、快速化、高效化、自動化方向發(fā)展。套標(biāo)機(jī)作為后段包裝技術(shù)含量較高的設(shè)備之一,其優(yōu)良的高速穩(wěn)定性能,獨(dú)特的靈巧化設(shè)計,人機(jī)協(xié)和的安全模式,得到了廣大客戶的充分肯定。套標(biāo)機(jī)的使用大大降低了套標(biāo)環(huán)節(jié)的人力物力,現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于啤酒飲料、化工、醫(yī)藥等行業(yè)。
2套標(biāo)機(jī)工藝原理
2.1套標(biāo)機(jī)結(jié)構(gòu)
從工藝功能的角度進(jìn)行劃分,套標(biāo)機(jī)的結(jié)構(gòu)可分成以下9單元。并如圖1所示。
(1)供料組:由變頻器帶動供料電機(jī)旋轉(zhuǎn),用以傳送標(biāo)簽?zāi)ち?
(2)電眼架組:使用光纖電眼傳送信號,提供下標(biāo)伺服做定尺寸輸送,電眼位置可高低調(diào)整;
(3)驅(qū)動組:采用雙驅(qū)送料機(jī)構(gòu),由下標(biāo)伺服電機(jī)驅(qū)動。用于固定中心柱和下標(biāo)動力傳動;
(4)刀盤組:采用同步輪機(jī)構(gòu),由伺服電機(jī)驅(qū)動,當(dāng)進(jìn)瓶光電7給出信號時,切刀電機(jī)帶動刀片旋轉(zhuǎn)一周將標(biāo)簽切斷;
(5)刷下組:采用同步調(diào)整機(jī)構(gòu),將刷下兩組傳送輪調(diào)整至中心柱下方與滾輪輕微接觸,待標(biāo)簽通過時以較高轉(zhuǎn)速將標(biāo)簽套入瓶子;
(6)分瓶螺桿:將欲套標(biāo)瓶做等距分開,進(jìn)入帶瓶組,速度由變頻器控制,與輸送帶同步;
(7)照瓶電眼:檢測是否有瓶子通過,當(dāng)有瓶子經(jīng)過時輸出訊號使切刀開始旋轉(zhuǎn),左右位置可以調(diào)整;
(8)輸送帶:使用變頻器調(diào)整輸送帶速度,以適用于各產(chǎn)能的速度匹配;
(9)帶瓶組:采用兩側(cè)同步傳動,標(biāo)簽高低與夾瓶定位各一只手輪調(diào)整,目的使瓶子輸送時不搖晃和控制套標(biāo)簽高度,速度由變頻器控制,與輸送帶同步。
2.2套標(biāo)機(jī)工藝流程
當(dāng)輸送帶上有瓶子經(jīng)過照瓶電眼時,由伺服控制的切標(biāo)電機(jī)會將標(biāo)簽切斷,切標(biāo)完成后下標(biāo)伺服電機(jī)開始動作,等到光纖信號到來時停止送標(biāo),同時刷下料輪會將已經(jīng)切斷的標(biāo)簽刷下套入瓶子上,完成一次動作。具體工藝流程如圖2所示。
3硬件系統(tǒng)設(shè)計
3.1硬件系統(tǒng)分析
本系統(tǒng)需要兩路高速脈沖輸出,分別控制切刀和下料伺服;一路高速計數(shù)器,用于控制切刀停止的位置,切刀停止位置應(yīng)不影響下標(biāo)的動作,否則會造成堵標(biāo)。
以往套標(biāo)機(jī)的調(diào)速方式普遍采用電位器控制,用三個電位器分別控制輸送帶電機(jī),定位皮帶電機(jī)和螺桿電機(jī),供料電機(jī)的速度因為不經(jīng)常調(diào)節(jié),所以用變頻器本身自帶的電位器調(diào)速。每次輸送帶速度變更時,都需要重新調(diào)節(jié)螺桿和定位皮帶的速度。調(diào)節(jié)時主要依靠調(diào)試人員的技術(shù)經(jīng)驗和不斷的放瓶測試,才能使其線速度基本同步。本項目中設(shè)備的I/O清單如表1所示。
3.2硬件系統(tǒng)設(shè)計
在本項目的電控方案中,選用西門子SMART解決方案,包括S7-200SMARTPLC、SMARTLINE觸摸屏和SINAMICSV20變頻器。根據(jù)上述I/O需求,總共12DI/12DO,選用CPUST40(24DI/16DO)即可滿足需求。SINAMICSV20變頻器通過USS協(xié)議與PLC進(jìn)行通訊,不僅控制更加方便,也節(jié)省了PLC的I/O點(diǎn)。通過計算可將電機(jī)角速度轉(zhuǎn)化為輸送帶線速度。PLC和觸摸屏通過以太網(wǎng)進(jìn)行通訊,只需要在觸摸屏上輸入生產(chǎn)速度,其他電機(jī)將會自動進(jìn)行線速度同步。該方案大大縮短調(diào)試時間,降低調(diào)試難度。硬件結(jié)構(gòu)如圖3所示,主要硬件配置表如表2所示。
4軟件系統(tǒng)設(shè)計
4.1運(yùn)動控制配置
S7-200SMART集成了三路100kHz的高速脈沖輸出,在本系統(tǒng)中切刀伺服占用Q0.0,下標(biāo)伺服占用Q0.1。打開Micro/WINSMART集成的運(yùn)動控制向?qū)?,配置軸1和軸2,選擇單向相對脈沖,最大速度50K,最小速度1K,加減速時間30ms,然后生成子程序。
4.2高速計數(shù)配置
S7-200SMART集成了4路高速計數(shù)器,在本系統(tǒng)中只使用了高速計數(shù)器HSC0,用于接收切刀的脈沖輸出,占用輸入點(diǎn)I0.0。打開Micro/WINSMART集成的HSC向?qū)В渲肏SC0,選擇工作模式0,預(yù)設(shè)值為80000,當(dāng)前值為0,計數(shù)方向向上,勾選PV=CV時中斷,步數(shù)1,然后生成。當(dāng)切刀伺服啟動后檢測到刀盤原點(diǎn)光電時,利用外部中斷快速更新高速計數(shù)器HSC0的當(dāng)前值和目標(biāo)值,目標(biāo)值等于當(dāng)前值加上偏置值。PV=CV中斷時停止脈沖輸出,同時啟動下標(biāo)伺服。
4.3USS通訊
S7-200SMART自帶庫文件USS協(xié)議,只需調(diào)用USS功能塊即可實(shí)現(xiàn)PLC與西門子變頻器的通訊。通過USS_INIT進(jìn)行通訊參數(shù)初始化設(shè)置,包括與變頻器通訊的波特率,激活的變頻器個數(shù),所占用的端口等,通信參數(shù)必須與變頻器設(shè)置的一致,否則無法通訊。每次通信參數(shù)的更改都需要重新執(zhí)行此命令,本項目中的通訊參數(shù)固定,所以只上電執(zhí)行一次。通過調(diào)用USS_CTRL指令可以直接控制變頻器的啟動、停止以及頻率,每條USS_CTRL指令只能控制一臺變頻器。
4.4SINAMICSV20變頻器的配置
設(shè)置V20變頻器的連接宏為Cn010—USS控制,分別設(shè)置螺桿、皮帶、供料、輸送帶變頻器地址P2011[0]為1、2、3、4。同時,設(shè)置應(yīng)用宏為AP030—傳送帶控制,SINAMICSV20可自動配置適合傳送帶應(yīng)用的控制參數(shù)。
5結(jié)束語
套標(biāo)機(jī)裝備制造行業(yè)內(nèi)普遍采用三個電位器分別控制其中三臺變頻器,在本項目中取消了電位器,直接在觸摸屏中輸入生產(chǎn)速度,電機(jī)的同步線速度交由PLC計算,并通過通訊的方式將頻率送入變頻器,減少了PLC的點(diǎn)數(shù)需求,減少了配線,調(diào)試更加方便。經(jīng)過測試,套標(biāo)的速度以及套標(biāo)的穩(wěn)定性完全達(dá)到了高速套標(biāo)的要求。采用西門子SMART解決方案,設(shè)備檔次有了很大的提升,為售后服務(wù)也提供了巨大的便利。
標(biāo)簽:
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