PLC及伺服控制器構成的新型旋轉式裝箱機

本文介紹的新型旋轉式裝箱機由PLC及伺服控制器控制，抓手均勻分布在立柱周圍，抓手間距適中，跟隨主機旋轉，很大程度上縮短裝箱周期，大大地提高了設備產能。

裝箱機位于包裝流水線后端，將容器排列組合后，放入成型的空箱中。其運行速度及穩(wěn)定性直接影響整線效率。傳統(tǒng)的四連桿式、平移式或者是機器人式裝箱機，均為間歇工作方式，空運行時間占據了整個裝箱周期的很大一部分。這種局限性導致了設備產能很難再突破。

隨著生產技術發(fā)展及電氣自動化水平提高，對裝箱機速度提出了更高的要求，迫切需要進行提升。本文介紹的新型旋轉式裝箱機由PLC及伺服控制器控制，抓手均勻分布在立柱周圍，抓手間距適中，跟隨主機旋轉，很大程度上縮短裝箱周期，大大地提高了設備產能。

旋轉式裝箱機示意，如圖1。機架上安裝6組形狀相同的抓手，主機旋轉時抓手依次旋轉到位置1抓取容旋轉式裝箱機示意，如圖1。機架上安裝6組形狀相同的抓手，主機旋轉時抓手依次旋轉到位置抓取容器。在生產過程中，裝箱機入口處的容器都是緊挨著的，通過兩臺伺服交流電機的配合動作，將容器分成具有一定間隔且連續(xù)不斷的包型。特別注意的是，分離后的容器與旋轉運行抓手相位同步。當輸送帶將容器運送到位置1時，抓手恰好也到達。接下來的一小段時間內，抓手和容器以相同的速度向前運行，然后機械結構將抓手放下抓取容器。該組抓手旋轉到位置2時，后面一組抓手到達位置1，依次循環(huán)抓取容器。當抓有容器的抓手旋轉到位置4時，空紙箱恰好運送到該處，再次通過機械結構降低抓手高度將容器放入紙箱，完成一次抓放動作。由于每組抓手之間安裝間距固定且相距很近，每次抓取容器的間隔時間就會相對變短，這樣提高了設備的產能。

隨著電力電子技術的不斷進步，以及新型功率開關器件、專用集成電路和控制算法的發(fā)展，大大提高了伺服系統(tǒng)的性能，使其在各行業(yè)得到了廣泛的發(fā)展。交流伺服電機安裝有高精度的編碼器，它能夠準確地測量出伺服電機的實際轉角或平移位置，然后轉換成數字信號并及時地反饋給與之相對應的伺服控制器，構成閉環(huán)控制。伺服控制器經過準確的計算從而精確地控制伺服電機的運行。交流伺服電機的結構簡單，控制方便，調速范圍廣，輸出轉矩大，過載能力強，定位精確，低速運行時無爬行、無震動，機械特性硬，是今后的發(fā)展趨勢。

旋轉式裝箱機的電氣部分由可編程控制器PLC來控制。PLC通過循環(huán)掃描DI輸入的數字信號，繼而在內部遵循控制程序進行邏輯運算，然后通過DO輸出數字控制信號控制變頻器的啟停以及擋箱氣缸的開關。前端進瓶部分及主機的交流異步電機由變頻器驅動，進入抓手位置前的分瓶撥叉部分則由交流伺服電機控制。見圖2。

本系統(tǒng)選用兩臺內部各自集成一個旋轉編碼器的交流伺服電機，每臺交流伺服電機都由一個單獨的伺服控制器控制。兩臺伺服控制器之間通過CAN總線通訊，速率可達1MB/s。每幀信息都有CRC校驗及其他檢錯措施，出錯率極低，大大提高了兩臺伺服電機的同步性及穩(wěn)定性。通過撥碼將兩臺伺服控制器的通訊站號分別設為1和2，使得第一臺伺服控制器作為主控制器，而第二臺伺服控制器作為從控制器。運行過程中旋轉編碼器將電機軸的實際轉角反饋給伺服驅動器，在位置環(huán)方式下構成一個閉環(huán)位置控制系統(tǒng)，從而保證裝箱機的安全穩(wěn)定運行。同時通過主伺服控制器上的增量式編碼器卡，讀取安裝抓手的主軸交流異步電機尾端的另一個增最式編碼器的值，在主伺服控制器內進行運算比較，由伺服驅動器調整交流伺服電機的運行速度，以此同步控制整個裝箱機。另外主伺服控制器通過PROFIBUS DP總線將主機的編碼器值傳送給PLC，通過與人機界面上設定的控制擋箱氣缸開關的數值相比較，來決定電磁閥的工作狀態(tài)，以此將空的紙箱同步輸送到放箱位置。

電氣系統(tǒng)特點包括，一是采用可編程控制器PLC作為主要的控制部分，它的可靠性高，抗干擾能力強，編程簡單，安裝方便，使用壽命長。二是采用先進的交流伺服電機，速度控制響應快，定位準確，使得生產效率大大提高。三是采用彩色液品觸摸屏作為人機對話窗口，顯示清晰直觀，操作方便。

由于交流伺服控制的精確度高，每次分瓶后容器的位置幾乎相同，使容器與抓手能達到很好的同步性，穩(wěn)定性好，目前能夠達到每分鐘36箱。設備調試簡單，維護方便，為用戶大幅度提高生產效率奠定了堅實的基礎，受到了一致好評。旋轉式裝箱機潛力大，進一步完善后，能有效提升產能，為用戶帶來良好的產品體驗，助用戶取得預期的效益。
責任編輯：YYX