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液体灌装机伺服控制应用
日期:2022.09.25

摘要:液体灌装机主要由称重模块、变频器、伺服驱动电机及低压电器组成。主要任务是比较设定值与实际重量的的偏差经PID调节改变输出信号以控制变频器对伺服驱动电动机的速度调节,从而实现恒重量控制。

液体灌装机主要由称量模块、变频器、伺服驱动电机及低压电器组成。主要任务是比较设定值与实际重量的的偏差经PID调节改变输出信号以控制变频器对伺服驱动电动机的速度调节,从而实现恒重量控制,同时各辅料根据配比按配方工艺要求添加,且各辅料同时混合计量。采用PLC编程控制触摸屏操作控制,A/D芯片及抗振动技术,灌装各种操作流程联锁控制。灌装头下方安装有独立气缸控制的残留滴液收集槽,配合可设定的变速灌装功能,可降低易起泡物料在灌装时泡沫的产生,防止物料外溢造成的瓶口污染。密封材料采用聚四氟乙烯防腐材质,确保灌装完毕无滴漏现象。

自动灌装机整套系统采用隔爆型标准制造,快慢两段或快,或慢,更慢三段式灌装方式,目标量自由设定。选用高精度、合理量程的称重模块及灌装执行机构,进行下料启/停控制,经称重仪表TR700变送进入PLC中,通过PLC和TR700的配合,伺服控制器控制步进电机精确运行到指定工位并精准卸料,灌装生产线在程序中设置联锁,保证灌装时移动/卸料机构运行有序可靠。为了实际操作维护的方便,在手动操作方式下,人员可通过控制器柜的表面不锈钢模拟屏上的带灯操作按钮,操作现场各机构,并直观观察设备运行。

称重灌装机通过RS485总线与中控室实现通信,既可独立控制,又可实现PLC联机控制。配备监控系统,具有人机交互、通讯、显示及存储、打印等功能,并具有数据、图形显示,状态监控、数据输入、信息存储等各种有关操作的功能画面。可实现实时过程数据监视、模拟显示工艺流程、实时数据记录查阅、操作员权限设定、工艺参数设定、设置运行过程事件报警及手动与自动控制切换。计算机通过以太网PLC联机下载程序并监控设备的运行。触摸屏通过Modbus485通讯协议与PLC进行通讯,时时显示设备的运行状态,并对进行设备启动、停止设定各个运行参数等操作。执行机构负责执行PLC的指令,具体执行相应的动作。

灌装系统主要由灌装管理、计量与传送控制等模块组成。通过工业以太网连接中央控制管理系统获取车间灌装的加料请求,优化排单,并向计量与传送控制系统发送加料指令。接到指令后开启相应的管道阀使用离心泵及机械手等执行传送和抓取,自动将输送到对应的位置。采用Profibus系统配置,以PLC控制器为主站,ET200分布式I/0为从站,实现对电子秤、变频器和离心泵的控制和对各个桶的液位和机械手的监控。完成计量输送过程的状态监控、报警显示及手动操作等功能。根据填充系统的要求,选择变频器+PLC+触摸屏+称重模块的控制方案对进行设计,这种控制方式具有以下优点:

控制方式灵活方便;

具有良好的通信接口,可以方便地与其他的配料系统进行数据交换,通用性强;

由于PLC产品的系列化和模块化,用户可以灵活组成各种规模和要求的不同控制配料。在硬件设计上,只需确定PLC的硬件配置和I/O端子的外部接线,当控制要求发生改变时,可以方便地通过计算机来改变存储器中的控制程序,方便现场调试;

由于PLC的抗干扰能力强、可靠性高;

基于PLC控制系统主要由称重仪表(PLC)、变频器、称重模块、伺服驱动电动机组成,系统可分为执行机构、信号检测机构、控制机构三大部分,具体为:

执行机构:伺服驱动电动机。伺服驱动电机驱动伺服秤运行,由变频器控制根据设定流量与实时流量偏差进行变频调速,改变电机转速,从而实现恒流量控制。

信号检测机构:在系统控制中,需要检测的信号包括重量信号、料位信号和报警信号。重量信号反映的是伺服上的重量值的主要反馈信号。重量信号是模拟信号,需进行A/D转换;料位信号反映物料是否充足,此信号来自料斗中的料位;报警信号反映配料系统是否正常运行、电机是否过载、变频器是由有异常,该信号为开关量信号;

控制机构:控制机构为称重仪表、变频器。PLC是整个控制系统的核心。直接对系统中料位、重量、报警信号进行采集,对来自人机接口和通讯接口的数据信息进行分析、实施控制算法,得出对执行机构的控制方案,通过变频器和接触器对执行机构进行控制;变频器是对伺服驱动电动机进行转速控制的单元,根据PLC的控制信号来改变电机的运行频率,完成对电机的转速控制。

多工位液体灌装机
液体灌装机基于单片机、射频卡及网络集成技术的现场管理、控制系统,可以对物料灌装进行实时有效的控制。实现对灌装重量的实时检测和灌装过程电磁阀的实时开闭,数据上传进行有效的微机化管理。
液体抽料混合配料系统的应用
配料系统采用双CPU构成冗余系统,由西门子公司提供的 STEP7MicroWin V4.0SP6 编程软件作为人机界面编写程序调试程序、下载程序等。PC 机与PLC 实验机用一根PC/PPI电缆连接进行通信,并对相应的参数进行设置。
自动液体灌装机功能应用
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