ELAU全伺服自動(dòng)化控制系統(tǒng)解決方案-玻璃瓶灌裝密封一體機(jī)
1 方案簡(jiǎn)介
本機(jī)采用ELAU的PacDrive運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和全數(shù)字伺服電機(jī)作為控制系統(tǒng)。直線高速輸送藥瓶,可以達(dá)到500瓶/分鐘。灌裝針采用往復(fù)跟蹤方式在藥瓶運(yùn)動(dòng)的情況下進(jìn)行灌裝以及旋轉(zhuǎn)式加塞、壓塞。實(shí)現(xiàn)可適用多種規(guī)格,并可根據(jù)各種瓶子的規(guī)格來(lái)自動(dòng)調(diào)整灌裝的裝量、灌針升降的高度和整個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)速度,同時(shí)實(shí)現(xiàn)無(wú)瓶不灌裝和無(wú)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(zhǎng)期保留,生產(chǎn)配方數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)限復(fù)制和修改。采用大屏幕真彩觸摸屏設(shè)計(jì)人機(jī)交互界面,操作友好,可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)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(jī)器和操作人員,強(qiáng)化了設(shè)備和人員安全保障。同時(shí)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(wèn)題。
2 工藝簡(jiǎn)介
2.1 機(jī)械機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖
說(shuō)明:
F1~F12為12個(gè)灌裝泵電機(jī),V是泵閥轉(zhuǎn)向控制電機(jī),這13臺(tái)電機(jī)均采用ELAU的iSH智能一體式電機(jī)(驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)集成與一起)。結(jié)構(gòu)緊湊,大大節(jié)約了機(jī)器的安裝空間和電氣柜的體積。由于采用了標(biāo)準(zhǔn)配線,減少了90%的配線,亦使得配線出錯(cuò)率降低為零,極大的節(jié)約了安裝和調(diào)試時(shí)間。
m電機(jī):是網(wǎng)帶機(jī)電機(jī),負(fù)責(zé)輸送空瓶,由ATV31變頻器驅(qū)動(dòng),采用其自帶的Canopen總線與ELAU的C600運(yùn)動(dòng)控制器通信,可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速給瓶。
M電機(jī):一共5臺(tái),其中4臺(tái)采用ELAU的SH系列伺服電機(jī),1臺(tái)iSH電機(jī)。從左到右分別是:
絞盤電機(jī),負(fù)責(zé)把網(wǎng)帶機(jī)上面的空瓶均勻的分配到主齒形輸送帶上。要求嚴(yán)格跟隨主齒形帶的位置進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn),否則會(huì)出現(xiàn)擠爆瓶的危險(xiǎn)。
跟隨電機(jī),負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)灌裝針左右,跟隨主齒形輸送帶的位置,做跟隨同步運(yùn)動(dòng)。把灌裝針對(duì)準(zhǔn)玻璃瓶口,從而保證灌裝針可以正確的插入瓶口。
上下電機(jī),負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)灌裝針上下運(yùn)動(dòng),保證灌裝針的插入深度。
主電機(jī),負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)整個(gè)輸送齒形帶做高速直線運(yùn)動(dòng),齒形帶上的齒槽內(nèi)有玻璃瓶。
分瓶電機(jī)(iSH),負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品出口的選擇,做0~100°角擺動(dòng)。
2.2 工藝說(shuō)明
設(shè)備上電,自檢完畢無(wú)故障,進(jìn)行運(yùn)行操作。網(wǎng)帶機(jī)啟動(dòng),玻璃瓶被輸送到絞盤電機(jī)的螺旋槽內(nèi);主機(jī)運(yùn)行起來(lái),主齒形帶做勻速運(yùn)行,同時(shí),絞盤電機(jī)跟隨主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),保持給瓶位置正確。一旦有瓶進(jìn)入主齒形帶,檢瓶開關(guān)發(fā)送信號(hào)給灌裝機(jī)構(gòu),一旦空瓶到了灌裝機(jī)構(gòu)的跟隨位置就開始灌裝。
正常運(yùn)轉(zhuǎn)后,如果檢瓶開關(guān)檢測(cè)到一列瓶子中間其中有缺瓶,即瓶子沒(méi)有連續(xù)的到來(lái),而是中間有空位,這時(shí),要把這個(gè)信號(hào)送到灌裝機(jī)構(gòu),通知處在該位置的那個(gè)灌裝針電機(jī)停止灌裝動(dòng)作,同樣也要把這個(gè)信號(hào)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(wú)瓶不灌裝和無(wú)瓶不加塞功能。否則會(huì)出現(xiàn)藥物被灌到缺瓶位置上,浪費(fèi)了藥品,也污染了機(jī)器,缺瓶位置的瓶塞也會(huì)掉落下來(lái),影響整個(gè)機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)。
檢瓶開關(guān)在延時(shí)1-2秒的情況下仍沒(méi)有檢測(cè)到瓶子時(shí),說(shuō)明已經(jīng)沒(méi)有空瓶進(jìn)來(lái),此時(shí)主機(jī)和灌裝機(jī)構(gòu)會(huì)自動(dòng)的把已經(jīng)送出的瓶灌裝完畢,主機(jī)將進(jìn)入等待狀態(tài),直到瓶子來(lái)到后主機(jī)又開始自動(dòng)運(yùn)行。
本機(jī)在自動(dòng)工作方式的時(shí)候,能根據(jù)各個(gè)報(bào)警來(lái)自動(dòng)停止機(jī)器的運(yùn)行,當(dāng)出現(xiàn)異常緊急情況下,也可按下急停按鈕來(lái)停止機(jī)器的運(yùn)行。
當(dāng)故障排除后重新啟動(dòng)時(shí),所有電機(jī)又可以從原點(diǎn)開始正常運(yùn)行。
還有手動(dòng)和點(diǎn)動(dòng)方式。當(dāng)在手動(dòng)工作方式時(shí),當(dāng)機(jī)器出現(xiàn)故障或電機(jī)未回到原點(diǎn)時(shí),可在自動(dòng)條件不滿足的條件下運(yùn)行機(jī)器,也可以單獨(dú)對(duì)每一個(gè)電機(jī)進(jìn)行操作和調(diào)整,同樣,急停按鈕也能緊急停止機(jī)器的運(yùn)行。
當(dāng)機(jī)器運(yùn)行在點(diǎn)動(dòng)工作方式時(shí),按下啟動(dòng)按鈕保持后機(jī)器開始運(yùn)行,所有電機(jī)根據(jù)主電機(jī)的速度同步動(dòng)作,當(dāng)所有動(dòng)作執(zhí)行完一個(gè)運(yùn)行周期后機(jī)器可以自動(dòng)停止運(yùn)行。
尋零模式下可以實(shí)現(xiàn)所有電機(jī)的尋找零點(diǎn)位置。采用寫編碼器的方式進(jìn)行把當(dāng)前位置強(qiáng)制為零。
因本機(jī)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(lái),下一次更換規(guī)格時(shí),只要把相應(yīng)規(guī)格瓶子的參數(shù)調(diào)用出來(lái)就可以了。
計(jì)算產(chǎn)量。
生產(chǎn)速度顯示。
各個(gè)電機(jī)的位置顯示。
顯示系統(tǒng)報(bào)警和條件報(bào)警。
3 標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范
軟件開發(fā)平臺(tái)是標(biāo)準(zhǔn)的windows環(huán)境下的EPAS-4軟件,編程使用有6種語(yǔ)言,其中包含5種標(biāo)準(zhǔn)的IEC 61131-3語(yǔ)言。
機(jī)器制造商要保證系統(tǒng)操作的安全性,可以按照EN292安全標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)。
設(shè)備在調(diào)試和維護(hù)的時(shí)候能夠保證3級(jí)認(rèn)證(EN954-1)。
ELAU 提供了符合以上提到的安全標(biāo)準(zhǔn)的InverterEnable circuit (驅(qū)動(dòng)使能回路)安全技術(shù)。本技術(shù)細(xì)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(jī)器設(shè)計(jì)
ELAU的模塊化機(jī)器設(shè)計(jì),是基于模塊化的電氣硬件設(shè)計(jì)和應(yīng)用程序軟件的設(shè)計(jì),極大了方便了機(jī)器的開發(fā)、使用和維護(hù)?;诖烁拍钤O(shè)計(jì)的機(jī)器或者生產(chǎn)線,原有的程序不需要改變,卻可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的要求,增加或者減少運(yùn)行電機(jī)的數(shù)量,從而可以改變生產(chǎn)工藝流程。
4.1 機(jī)器模塊
本機(jī)器劃分為以下幾個(gè)功能組模塊:
• 虛軸組模塊AlphaModule(虛擬主軸)
• 輸送組模塊BravoModule(主機(jī)電機(jī),絞盤電機(jī),分瓶電機(jī))
• 跟蹤組模塊CharlyModule(跟隨電機(jī),上下電機(jī))
• 灌裝組模塊DeltaModule(轉(zhuǎn)閥控制電機(jī),灌裝泵電機(jī))
4.2 系統(tǒng)配置
序號(hào) | 名稱 | 說(shuō)明 | 型號(hào) |
1 | 觸摸屏 | 10’’真彩顯示屏 | XBTGT5330 |
2 |
控制器 | 運(yùn)動(dòng),邏輯,HMI可編程控制器 |
PacDrive C600 |
3 | IO模塊 | 擴(kuò)展IO點(diǎn) | STB |
4 | 安全繼電器 | 保護(hù)整個(gè)機(jī)器 | PILZ |
5 | 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 | SH電機(jī)用 | MC-4 |
6 | 伺服電源模塊 | iSH電機(jī)用 | PS-5 |
7 | 電源分配模塊 | iSH電機(jī)用 | DB-5 |
8 | 運(yùn)動(dòng)總線 | 高速數(shù)據(jù)總線 | SERCOS |
序號(hào) |
名稱 | 所在機(jī)器模塊組 | 型號(hào) |
1 | 虛擬主軸 | AlphaModule |
|
2 | 主機(jī) | BravoModule | 伺服電機(jī) |
3 | 絞盤 | BravoModule | 伺服電機(jī) |
4 | 分流 | BravoModule | 伺服電機(jī) |
5 | 跟隨 | CharlyModule | 伺服電機(jī) |