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伺服料重控製係統
發布時間:2018-03-19

在玻璃瓶罐行業,根據玻璃製品的成型過程不同,有吹-吹法、壓-吹法兩種製瓶工藝。尤其是在小口壓-吹工藝的成型過程,對玻璃料滴的重量控製都做嚴格要求,如果料重控製不當,容易造成製品成型缺陷。玻璃廠通常調節料重的做法是通過人工調節勻料筒的高度,料棒的高度來實現。這種方法調節精度差,料滴抽樣沒有經過係統數據分析,人為的手動調整往往達不到理想的效果。有的玻璃廠進口瑞士EMHERT公司生產的PPC料重控製係統,控製精度高,滿足壓-吹法輕量瓶的生產要求。他的控製原理是檢測成型過程中芯子的行程,完成料重控製。由於控製原理所限製,不能應用在吹吹法及壓機等製瓶工藝中,並且價格較高,高昂的價格並非所有玻璃廠能夠接受。我們的伺服料重控製係統不僅滿足多種製瓶機的生產工藝要求,同時還可用於壓機等設備的料重控製係統。本係統由智能秤、上位機、PLC、伺服驅動器、伺服電機及電機驅動的料重機械機構─勻料筒和料棒。智能秤及現場按鈕操作台,放置在製瓶機成型側一旁,有利於取瓶稱重,同時秤上加裝防護,防塵、放油。PLC、伺服驅動器安裝在控製櫃內,控製櫃安裝在控製室內。秤與控製櫃通過通訊線連接,操作台與控製櫃通過通訊線及電纜連接,完成信號的傳輸。人工將成型的瓶罐夾取放置在智能秤上,穩態重量數據通過智能秤自動將數據傳輸給控製器PLC和上位機。上位機用於顯示、保存采集數據及係統控製參數的輸入。PLC根據多組采集重量的均值與標準重量差值及機械傳動比,通過PID及邏輯運算控製伺服電機運行,從而帶動機械機構勻料筒、中料棒、後料棒的上下運行控製玻璃料滴的出料量。

1係統結構

料重控製係統包括智能秤SC,用於人機交互控製的上位機C,用於運動控製的PLC,用於伺服運動控製的伺服驅動器及伺服電機和現場終端控製盒:筒子控製盒TZ,中料棒控製盒LB,後料棒控製盒LC。根據配置不同會選擇是否配置後料棒C及控製盒LC,終端控製盒主要用於現場控製操作。伺服驅動器包括:控製筒子運行的伺服驅動器SFTZ,控製中料棒B運行的伺服驅動器SFLB,控製後料棒C運行的伺服驅動器SFLC。筒子伺服驅動器SFTZ,通過電機線LD1和編碼器線LB1,控製筒子伺服電機MA,達到控製料重的目的。伺服驅動器SFLB1通過電機線LD2和編碼器線LB2,控製伺服電機MB,達到控製中料重量的目的。伺服驅動器SFLB2通過電機線LD3和編碼器線LB3,控製伺服電機MC,達到控製後料重量的目的。如下圖係統結構圖1 

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2、控製原理:

根據係統配置不同,本控製係統可以靈活運用於製瓶機吹-吹法,壓-吹法等不同生產工藝的料重控製係統中,應用範圍較廣。控製方式分為手動控製及自動控,控製步驟分為筒子控製料重及料棒控製料重。   

手動控製方式:手動控製方式是通過點動按鈕“上升”或“下降”實現筒子或料棒的上下運行。點動位移可以設置,設置範圍0.01mm-1mm,靈活滿足了不同情況下的位移量。針對玻璃廠生產過程情況的需求,我們在手動方式下,還設計了長按點動按鈕,可以實現筒子或料棒的快速位移,位移距離和速度可以設置。此種情況應用於快速紮住熱玻璃料進行更換料碗或進行維修,此功能在玻璃廠非常實用。

自動控製方式:將玻璃瓶罐放置在智能秤上,穩態數據將被采集並發送給PLC。數據采集子程序將采集的重量數據經過LRC校驗正確後,用於控製器PLC的運算,同時將數據顯示在上位機界麵,用戶通過界麵窗口設定想要操作的模式以及需要達到的控製精度。生成控製方案傳遞給PLC控製伺服運動係統,控製器PLC根據采集樣品的不同做相應的邏輯運算,再根據不同的精度要求,控製伺服驅動器。伺服驅動器再分別控製筒子和料棒伺服電機的上升、下降,達到調節料重的目的。PLC控製原理接線圖如下:

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3、操作步驟:

現場裝置調試,智能秤安裝在製瓶機成型側一旁,便於取瓶。智能秤的安裝位置要相對的水平,牢固。智能秤對水平度要求較高,首先調試智能秤的水平度,我們采用瑞士產的梅特勒-托利多Ⅱ級精度的天枰秤,精度為0.1G,設置秤的通訊參數。根據電腦界麵設置的采樣次數進行取樣測量。如果界麵設置為2滴料,則係統隻需要控製勻料筒及一個料棒的運行;如果設置為3滴料,係統需要控製勻料筒,中料棒,後料棒的上下運行,達到控製料重的目的。根據上位機界麵,進行係統操作。

      手動控製方式:1、在筒子控製盒TZ上,將旋鈕SA打到手動控製,拔出急停旋鈕SW1,初始化完成。根據取樣值的“平均值”與設定的“標準值”確定筒子上升及下降。在控製盒上手動點動JOG+或JOG-,控製筒子按0.01mm-0.5mm的範圍上升或下降,控製料重。如果在遇到緊急情況需要紮料或檢修時,需要快速操作,可以長按JOG+或JOG-,筒子會按“長按速速”(備注:長按JOG+或JOG-按鈕運行的速度,設置範圍1-10mm/s)快速上下運行,“長按位移”則是長按JOG+或JOG-按鈕產生的位移,設置範圍1-100mm。靈活的操作方式滿足了客戶在不同情況下的需求。

自動控製方式:2、在筒子控製盒TZ上,將旋鈕SA打到自動控製。將“是否通訊”選擇為“YES”,實現了上位機與PLC的實時通訊功能。這樣每次采集的重量數據會顯示在上位機上,當采集次數達到設定“采集次數”,係統會自動計算采集平均值。平均值與標準值進行比較後,係統會自動控製伺服係統上升或下降一定的距離,達到控製料重的目的。當在下降過程中遇到石塊等硬物時,伺服電機轉矩會增大,當轉矩大於設定的安全轉矩值時,係統報警,伺服停止運行,達到保護係統的功能。

手動控製方式:1、當取樣料棒對應的料滴重量時,需要設置料棒控製界麵,同樣需要設置采樣次數等參數。參數設置完畢,在中料棒控製盒LB上,將旋鈕SB打到手動控製,拔出急停按鈕SW2,初始化完成。根據取樣料重與設定值確定料棒上升或下降。在控製盒上手動點動JOG+或JOG-,控製料棒按0.1mm-0.5mm上升或下降,控製中料滴的料重。後料棒的控製方式與中料棒的控製方式相同。料棒界麵中“長按速度”與“長按位移”的應用與筒子控製方式相同。

自動控製方式:2、料棒控製盒LB用於每段中料料重的控製,在料棒控製盒上,將旋鈕SB打到自動控製,撥出筒子急停按鈕SW1,初始化完成後,首先根據電腦輸入的采集次數,采集每段的中料,將數據傳輸至控製器PLC,PLC根據料重平均值與標準值的差值判斷料棒運行的方向,如果中料取樣值大於設定值則中料棒按0.1g/mm下降,小於設定值中料棒按0.1g/mm上升,在調整過程中再輔助增益調整,差值在允許範圍內則不做調整。

為了便於用戶更加形象直觀的看到采集數據,采集重量的平均值被自動繪製成實時的曆史曲線圖。每一次被采集的重量值,還被保存為EXCEL文檔,便於用戶查詢。

4結束語

料重控製與輕量化,輕量化的玻璃瓶罐生產工藝成為節能環保,綠色生產的有效解決方案。輕量瓶的主要特點是壁薄,質量輕,瓶身玻璃分布均勻,壁厚均勻。輕量瓶具有以下優點:

1、原材料用料少,既同樣的玻璃料可以多生產 15%-25%以上的產品。

2、單位產品的燃料,電力等消耗大為降低。

3、因為瓶壁薄,冷卻速度快,因此生產機速可以有效提高。

4、因重量減輕,以頓位計價的運輸成本大為降低。

高端輕量瓶成為玻璃瓶罐行業的發展趨勢,輕量化的技術實現,離不開玻璃瓶罐料滴重量維持穩定性的前提保證。料重控製係統在玻璃瓶罐行業應用廣泛,本係統的技術水平達到國內領先水平,填補國內空白。本控製係統配置靈活、控製參數直觀易懂、操作簡便。係統精準的控製方式,有效避免了玻璃製品成型過程中由於料重問題產生的成型缺陷,提高了玻璃廠的經濟效益。與國內玻璃行業使用的同類產品比較性價比高,應用範圍廣,使用靈活,更有效的適應國內市場。本產品在2017年6月投入市場,現已應用在江門粵玻、沂南三匯、廣西北流建鏵等多家玻璃廠。由投產數據分析,玻璃成品的料重控製精度在正負0.5克,基本滿足了高端玻璃製品的生產需求。如今,本產品公司每月生產10台左右,為玻璃企業帶來經濟效益的同時,也為企業生產增產、增效貢獻一份力量。

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