Lenze 9400伺服PLC在瓶灌裝機上的應(yīng)用
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在現(xiàn)代社會中，瓶灌裝生產(chǎn)線廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、日化等行業(yè)，灌裝生產(chǎn)線水平的高低直接關(guān)系著產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)的效率。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的突飛猛進，特別是自動化、智能化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，瓶灌裝機行業(yè)受益匪淺。目前，瓶灌裝機市場需求龐大，國內(nèi)外生產(chǎn)廠商眾多，競爭極為激烈。面對競爭激烈的市場，如何降低成本，提高生產(chǎn)線技術(shù)水平成為眾多企業(yè)的迫切需求。
為降低成本、提高技術(shù)水平，電子凸輪取代機械凸輪的使用成為一種趨勢。電子凸輪的使用極大地降低了生產(chǎn)成本。一般來說，一種電子凸輪對應(yīng)一種瓶灌裝產(chǎn)品，對于需要灌裝多種規(guī)格瓶子的生產(chǎn)線，需要在伺服驅(qū)動器中預(yù)置對應(yīng)數(shù)目的電子凸輪曲線，但對于計劃外的瓶子灌裝則無能為力。Lenze公司推出了9400伺服PLC，采用在線電子凸輪曲線計算的方式解決了這個問題，本文以灌裝半固體物質(zhì)的瓶灌裝機為例，提出了電子凸輪CAM在線計算的解決方案。
2 設(shè)備主體結(jié)構(gòu)
設(shè)備主體部分主要由運輸鏈、大盤、托盤和灌裝噴嘴等機械部件組成。運輸鏈：灌裝時，將灌裝瓶送至灌裝處；灌裝完畢后，再將已完成灌裝的瓶子運走；大盤：大盤轉(zhuǎn)一圈完成一個工位瓶子的灌裝，即一個瓶子灌裝完畢后，大盤轉(zhuǎn)一圈，將此瓶從灌裝位置移出，同時將下一個瓶子移至灌裝噴嘴所處的灌裝位置，準(zhǔn)備進行下一個瓶子的灌裝；托盤：托舉瓶子，由伺服電機驅(qū)動控制，可以進行精確的CAM位置升降運動；灌裝噴嘴：形狀為一細(xì)長圓柱噴嘴。每一工位瓶子進行灌裝時，通過設(shè)備控制噴嘴一定的液體流量。
灌裝的主要時序如下：設(shè)備灌裝時，首先通過運輸鏈將瓶子運送至灌裝處，自動裝至托盤；灌裝噴嘴位置保持不動，由伺服電機控制托盤上升使瓶底接近噴嘴位置；灌裝時，液體在固定壓力下從噴嘴流出，灌裝噴嘴位置固定，伺服電機控制托盤瓶子根據(jù)CAM曲線位置自動下降，使噴嘴與液面始終保持固定位置；灌裝完畢后，大盤轉(zhuǎn)動一圈，使灌裝完畢的瓶子移向傳輸鏈，并由傳輸鏈送走，同時將下一個空瓶子移至噴嘴所在位置，進行下一個瓶子的灌裝。
此外，也有其他灌裝設(shè)備采取托盤瓶子位置固定，通過控制噴嘴的上升、下降位置、速度來控制瓶子灌裝。雖然機械結(jié)構(gòu)有所不同，但原理大同小異，均使用伺服電機控制位置，以保持灌裝時噴嘴和瓶內(nèi)液面的位置不變。
3 主要難點
為提高產(chǎn)品的多樣性和競爭力，大部分客戶設(shè)計或選用不同形狀的瓶子用于產(chǎn)品包裝，作為其提高市場吸引力，進而提高產(chǎn)品競爭力的一個重要舉措，但這也增大了瓶子灌裝的難度。
由于灌裝所用材料大部分為液態(tài)或半固態(tài)的物質(zhì)，且有不同的顏色，為保證整體產(chǎn)品的質(zhì)量，灌裝時，須保持噴嘴與瓶內(nèi)液面的位置恒定。若灌裝時，噴嘴與瓶內(nèi)液面位置快速脫離或者接觸上，容易導(dǎo)致灌裝物質(zhì)在瓶內(nèi)噴濺或者瓶內(nèi)產(chǎn)品的內(nèi)部會有氣泡，這樣就會影響產(chǎn)品外觀及質(zhì)量。因此如何建立方程或者曲線，通過驅(qū)動器控制實現(xiàn)灌裝CAM曲線，保證灌裝質(zhì)量，是灌裝需要考慮的重要問題。
此外，一般來說，一種形狀的瓶子對應(yīng)一種灌裝CAM曲線。在實際應(yīng)用中，客戶經(jīng)常會使用不同形狀的瓶子，按常規(guī)考慮，則需要在驅(qū)動器中預(yù)存不同的CAM曲線，但這意味著只能灌裝在驅(qū)動器中預(yù)存形狀的瓶子，一旦遇到其它形狀的瓶子，除非修改曲線，否則影響灌裝質(zhì)量。但在終端客戶那里，這會極為麻煩。因此如何建立一種方程，使之適應(yīng)絕大多數(shù)形狀的瓶子，也是一個主要的難點。
4 解決方案
Lenze 9400伺服PLC提供了解決問題的主要載體，9400伺服PLC除具備伺服器的功能外，還兼具PLC的功能，可以進行自由編程。這樣，只要建立了合適的方程，就可以通過9400伺服PLC以CAM方式實現(xiàn)，以解決灌裝中存在的問題。
4.1. 產(chǎn)品介紹
9400伺服PLC是Lenze公司推出的一款伺服控制器，也是Lenze最高精度系列產(chǎn)品之一，能為系統(tǒng)處理和過程控制提供革命性技術(shù)方法。主要特點如下：
1) 較高的運算速度及控制精度
控制器采用32位處理器，極大地提高了運算及控制精度。
2) 兼容PLC編程功能
9400伺服PLC具備PLC編程功能，可靈活實現(xiàn)客戶不同的需求。同時，PLC運行掃描時間極為迅速，快達(dá)1ms。
3) 通訊兼容性
通過選擇不同的通訊模塊，9400伺服PLC可以快捷地與第三方PLC或者其他伺服驅(qū)動器通訊，如Profibus-DP、ProfiNet、EtherCAT等模塊。
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