伺服料重控制系统
发布时间:2018-03-19

在玻璃瓶罐行业,根据玻璃制品的成型过程不同,有吹-吹法、压-吹法两种制瓶工艺。尤其是在小口压-吹工艺的成型过程,对玻璃料滴的重量控制都做严格要求,如果料重控制不当,容易造成制品成型缺陷。玻璃厂通常调节料重的做法是通过人工调节匀料筒的高度,料棒的高度来实现。这种方法调节精度差,料滴抽样没有经过系统数据分析,人为的手动调整往往达不到理想的效果。有的玻璃厂进口瑞士EMHERT公司生产的PPC料重控制系统,控制精度高,满足压-吹法轻量瓶的生产要求。他的控制原理是检测成型过程中芯子的行程,完成料重控制。由于控制原理所限制,不能应用在吹吹法及压机等制瓶工艺中,并且价格较高,高昂的价格并非所有玻璃厂能够接受。我们的伺服料重控制系统不仅满足多种制瓶机的生产工艺要求,同时还可用于压机等设备的料重控制系统。本系统由智能秤、上位机、PLC、伺服驱动器、伺服电机及电机驱动的料重机械机构─匀料筒和料棒。智能秤及现场按钮操作台,放置在制瓶机成型侧一旁,有利于取瓶称重,同时秤上加装防护,防尘、放油。PLC、伺服驱动器安装在控制柜内,控制柜安装在控制室内。秤与控制柜通过通讯线连接,操作台与控制柜通过通讯线及电缆连接,完成信号的传输。人工将成型的瓶罐夹取放置在智能秤上,稳态重量数据通过智能秤自动将数据传输给控制器PLC和上位机。上位机用于显示、保存采集数据及系统控制参数的输入。PLC根据多组采集重量的均值与标准重量差值及机械传动比,通过PID及逻辑运算控制伺服电机运行,从而带动机械机构匀料筒、中料棒、后料棒的上下运行控制玻璃料滴的出料量。

1系统结构

料重控制系统包括智能秤SC,用于人机交互控制的上位机C,用于运动控制的PLC,用于伺服运动控制的伺服驱动器及伺服电机和现场终端控制盒:筒子控制盒TZ,中料棒控制盒LB,后料棒控制盒LC。根据配置不同会选择是否配置后料棒C及控制盒LC,终端控制盒主要用于现场控制操作。伺服驱动器包括:控制筒子运行的伺服驱动器SFTZ,控制中料棒B运行的伺服驱动器SFLB,控制后料棒C运行的伺服驱动器SFLC。筒子伺服驱动器SFTZ,通过电机线LD1和编码器线LB1,控制筒子伺服电机MA,达到控制料重的目的。伺服驱动器SFLB1通过电机线LD2和编码器线LB2,控制伺服电机MB,达到控制中料重量的目的。伺服驱动器SFLB2通过电机线LD3和编码器线LB3,控制伺服电机MC,达到控制后料重量的目的。如下图系统结构图1 

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2、控制原理:

根据系统配置不同,本控制系统可以灵活运用于制瓶机吹-吹法,压-吹法等不同生产工艺的料重控制系统中,应用范围较广。控制方式分为手动控制及自动控,控制步骤分为筒子控制料重及料棒控制料重。   

手动控制方式:手动控制方式是通过点动按钮“上升”或“下降”实现筒子或料棒的上下运行。点动位移可以设置,设置范围0.01mm-1mm,灵活满足了不同情况下的位移量。针对玻璃厂生产过程情况的需求,我们在手动方式下,还设计了长按点动按钮,可以实现筒子或料棒的快速位移,位移距离和速度可以设置。此种情况应用于快速扎住热玻璃料进行更换料碗或进行维修,此功能在玻璃厂非常实用。

自动控制方式:将玻璃瓶罐放置在智能秤上,稳态数据将被采集并发送给PLC。数据采集子程序将采集的重量数据经过LRC校验正确后,用于控制器PLC的运算,同时将数据显示在上位机界面,用户通过界面窗口设定想要操作的模式以及需要达到的控制精度。生成控制方案传递给PLC控制伺服运动系统,控制器PLC根据采集样品的不同做相应的逻辑运算,再根据不同的精度要求,控制伺服驱动器。伺服驱动器再分别控制筒子和料棒伺服电机的上升、下降,达到调节料重的目的。PLC控制原理接线图如下:

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3、操作步骤:

现场装置调试,智能秤安装在制瓶机成型侧一旁,便于取瓶。智能秤的安装位置要相对的水平,牢固。智能秤对水平度要求较高,首先调试智能秤的水平度,我们采用瑞士产的梅特勒-托利多Ⅱ级精度的天枰秤,精度为0.1G,设置秤的通讯参数。根据电脑界面设置的采样次数进行取样测量。如果界面设置为2滴料,则系统只需要控制匀料筒及一个料棒的运行;如果设置为3滴料,系统需要控制匀料筒,中料棒,后料棒的上下运行,达到控制料重的目的。根据上位机界面,进行系统操作。

      手动控制方式:1、在筒子控制盒TZ上,将旋钮SA打到手动控制,拔出急停旋钮SW1,初始化完成。根据取样值的“平均值”与设定的“标准值”确定筒子上升及下降。在控制盒上手动点动JOG+或JOG-,控制筒子按0.01mm-0.5mm的范围上升或下降,控制料重。如果在遇到紧急情况需要扎料或检修时,需要快速操作,可以长按JOG+或JOG-,筒子会按“长按速速”(备注:长按JOG+或JOG-按钮运行的速度,设置范围1-10mm/s)快速上下运行,“长按位移”则是长按JOG+或JOG-按钮产生的位移,设置范围1-100mm。灵活的操作方式满足了客户在不同情况下的需求。

自动控制方式:2、在筒子控制盒TZ上,将旋钮SA打到自动控制。将“是否通讯”选择为“YES”,实现了上位机与PLC的实时通讯功能。这样每次采集的重量数据会显示在上位机上,当采集次数达到设定“采集次数”,系统会自动计算采集平均值。平均值与标准值进行比较后,系统会自动控制伺服系统上升或下降一定的距离,达到控制料重的目的。当在下降过程中遇到石块等硬物时,伺服电机转矩会增大,当转矩大于设定的安全转矩值时,系统报警,伺服停止运行,达到保护系统的功能。

手动控制方式:1、当取样料棒对应的料滴重量时,需要设置料棒控制界面,同样需要设置采样次数等参数。参数设置完毕,在中料棒控制盒LB上,将旋钮SB打到手动控制,拔出急停按钮SW2,初始化完成。根据取样料重与设定值确定料棒上升或下降。在控制盒上手动点动JOG+或JOG-,控制料棒按0.1mm-0.5mm上升或下降,控制中料滴的料重。后料棒的控制方式与中料棒的控制方式相同。料棒界面中“长按速度”与“长按位移”的应用与筒子控制方式相同。

自动控制方式:2、料棒控制盒LB用于每段中料料重的控制,在料棒控制盒上,将旋钮SB打到自动控制,拨出筒子急停按钮SW1,初始化完成后,首先根据电脑输入的采集次数,采集每段的中料,将数据传输至控制器PLC,PLC根据料重平均值与标准值的差值判断料棒运行的方向,如果中料取样值大于设定值则中料棒按0.1g/mm下降,小于设定值中料棒按0.1g/mm上升,在调整过程中再辅助增益调整,差值在允许范围内则不做调整。

为了便于用户更加形象直观的看到采集数据,采集重量的平均值被自动绘制成实时的历史曲线图。每一次被采集的重量值,还被保存为EXCEL文档,便于用户查询。

4结束语

料重控制与轻量化,轻量化的玻璃瓶罐生产工艺成为节能环保,绿色生产的有效解决方案。轻量瓶的主要特点是壁薄,质量轻,瓶身玻璃分布均匀,壁厚均匀。轻量瓶具有以下优点:

1、原材料用料少,既同样的玻璃料可以多生产 15%-25%以上的产品。

2单位产品的燃料,电力等消耗大为降低。

3、因为瓶壁薄,冷却速度快,因此生产机速可以有效提高。

4、因重量减轻,以顿位计价的运输成本大为降低。

高端轻量瓶成为玻璃瓶罐行业的发展趋势,轻量化的技术实现,离不开玻璃瓶罐料滴重量维持稳定性的前提保证。料重控制系统在玻璃瓶罐行业应用广泛,本系统的技术水平达到国内领先水平,填补国内空白。本控制系统配置灵活、控制参数直观易懂、操作简便。系统精准的控制方式,有效避免了玻璃制品成型过程中由于料重问题产生的成型缺陷,提高了玻璃厂的经济效益。与国内玻璃行业使用的同类产品比较性价比高,应用范围广,使用灵活,更有效的适应国内市场。本产品在2017年6月投入市场,现已应用在江门粤玻、沂南三汇、广西北流建铧等多家玻璃厂。由投产数据分析,玻璃成品的料重控制精度在正负0.5克,基本满足了高端玻璃制品的生产需求。如今,本产品公司每月生产10台左右,为玻璃企业带来经济效益的同时,也为企业生产增产、增效贡献一份力量。

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