自動切膠機控制系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

關(guān)向東

（黑龍江迪爾制藥機械有限責任公司，黑龍江佳木斯 154007）

1 前言

阿膠作為一種中藥成品材料，廣泛應(yīng)用于多種中藥制劑，不斷擴大的用量需求和對材料多種計量形式的要求，推動著阿膠生產(chǎn)各工藝過程所應(yīng)用設(shè)備的發(fā)展，切膠機的作用是將蒸煮熬制，冷凝后形成的大的膠塊切割成各種尺寸或重量的小片，供下道工序使用。

2 控制系統(tǒng)的引出

傳統(tǒng)的切膠機大多采用半自動設(shè)備，主要工作原理是由機械上的凸輪間歇進給機構(gòu)完成膠塊的水平進給輸送，配合兩次進給的間歇由切刀的上下運動完成切片，雖然可采用變頻器調(diào)速控制產(chǎn)量，但膠片的厚度由凸輪間歇機構(gòu)決定，成品的多樣性不易實現(xiàn)。對此下面給出了一種以伺服電機取代機械機構(gòu)的控制方案。

3 控制系統(tǒng)的組成

如圖1所示為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成。

系統(tǒng)配置采用了臺達品牌自動化產(chǎn)品，人機界面型號：DOP-A10THTD1，PLC主單元型號：DVP32EH00R2，伺服驅(qū)動器型號：ASD-A1021AB，變頻器型號：VFD007E43A

利用上述元器件的本體上配置的符合MOD—BUS通訊協(xié)議的RS—485總線功能，實現(xiàn)將膠塊要求的尺寸或重量及產(chǎn)量以PLC為核心轉(zhuǎn)換成伺服電機運行的長度及速度。

圖1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

在這種控制方案中，人機界面完成工藝數(shù)據(jù)的輸入及工作過程的啟動，監(jiān)控等，PLC作為核心主要完成工藝數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，設(shè)備輔助系統(tǒng)的控制[1]，如：膠塊運行位置傳感器，扶住電磁閥，變頻輸送帶等，與進給伺服系統(tǒng)，切刀伺服系統(tǒng)以通訊方式將轉(zhuǎn)換成的運行角度及速度送達到驅(qū)動器，按編制好的程序協(xié)調(diào)各部動作。進給伺服帶動螺距6 mm長度1 000 mm的螺桿，每運行一個角度即膠塊的厚度，角度由上位人機界面輸入的工藝數(shù)據(jù)隨時改變，方便了不同尺寸或重量的調(diào)整，切刀伺服在切削各段的速度根據(jù)膠塊硬度實時調(diào)整，使得切下的膠塊平整。

4 具體的控制方案

4.1 人機界面程序的編制

開啟臺達觸摸屏編輯軟件Screen Editor 1.05.81,制作操作畫面，主要包括與PLC通訊用到的各種數(shù)據(jù)寄存器，位元件等。制作完成，經(jīng)編譯無誤，下載到觸摸屏。

圖2 相關(guān)的觸摸屏畫面

4.2 PLC程序的編制

（1）PLC作為控制系統(tǒng)核心，要啟動其與伺服驅(qū)動器，變頻器之間的RS—485通訊，利用編程軟件WPLsoft，編制梯形圖，將控制字HA6寫入寄存器D1120，即通訊傳輸速率設(shè)定為38 400，通訊格式：7，E，1，另作必要的通訊所需程序，如下位伺服驅(qū)動器，變頻器所需站號，每站所需通訊時長等。

（2）設(shè)備各輔助機構(gòu)的動作邏輯。

（3）根據(jù)伺服電機帶動的減速器速比1：3，以及螺桿的螺距6 mm,制作膠塊厚度對應(yīng)電機選擇角度的轉(zhuǎn)換程序等。

（4）編制必要的系統(tǒng)失控保護邏輯。

圖3 PLC程序中通訊控制字的寫入

圖4 PLC程序中的部分數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

4.3 變頻器，伺服驅(qū)動器參數(shù)設(shè)置

對伺服驅(qū)動器可將通訊組參數(shù)按PLC的控制字HA6設(shè)定。

具體如下：

P3-00：通訊站號分別為1—2，P3-01：通訊傳輸速率設(shè)定為38 400，P3-02:通訊格式：7，E，1。

對伺服驅(qū)動器其他參數(shù)設(shè)定如下：

P1——01 1 控制模式

P1——33 1 增量型位置指令

P2——10 1 伺服ON指令來源

P2——11 108 觸發(fā)信號輸入端

變頻器的主要參數(shù)設(shè)定如下：

02.00 3 頻率來源

02.01 1 運行指令來源

09.00 3 通訊站號設(shè)定

09.01 3 通訊傳輸速度設(shè)定

09.04 1 通訊格式設(shè)定

5 控制系統(tǒng)的調(diào)試

在DELTA 編程軟件WPLsoft 2.10中，根據(jù)設(shè)備工藝要求的動作邏輯，完成程序的編制，選擇正確的設(shè)置選項后，對文件進行編譯。編譯無誤后，對程序進行下載操作，把程序和設(shè)置下載到PLC中，在 DELTA編輯軟件Screen Editor 1.05.81下將觸摸屏程序下載到人機界面里。下載完成后，將PLC的“操作模式”選在“調(diào)試”上，這樣就可以對程序進行詳細的調(diào)試了[2]。通過參數(shù)和程序的調(diào)整，從而完成設(shè)備的現(xiàn)場實際運行。

6 控制系統(tǒng)的性能總結(jié)

通過調(diào)試運行，系統(tǒng)的切片精度完全達到設(shè)計要求。并在以下幾方面提高了優(yōu)越性：

（1）容易實現(xiàn)膠片品種的多樣化。以前采用的依靠機械機構(gòu)實現(xiàn)的進給方式，只針對膠片單一厚度有優(yōu)勢，現(xiàn)在的控制系統(tǒng)可隨時根據(jù)上道工序形成的大膠塊密度，調(diào)整切片厚度或重量，實際應(yīng)用中調(diào)整范圍在5.0～9.9 mm。

（2）產(chǎn)品的重差范圍大大縮小。由于采用伺服電機帶動螺桿的進給方式，使伺服的精確定位功能在設(shè)備上得以體現(xiàn)，產(chǎn)品重差得到有效控制,精度已達上下限不超0.01 kg。

（3）布線簡單?？刂葡到y(tǒng)的主要元器件采用的通訊控制方式，分別聯(lián)在RS—485總線上，對PLC系統(tǒng)沒有影響，通過信號增強，最多可擴展到256個站，有別于以往的模擬量信號控制，簡化了布線，同時，在信號傳遞過程中的抗擾能力大大增強。

[1] 鐘肇新.可編程控制器原理及應(yīng)用[M].廣州：華南理工大學出版社，2002，186-195.

[2] 中達電通股份有限公司.臺達PLC編程技巧[M].北京：中國電力出版社，2010，39-42.