化妆品灌装设备可以实现自动进管、灌装、封管、切尾、吹屑等一系列生产工艺动作,生产效率较高,可达100支/分钟,产品为洁面乳液。更换料杯和灌装头等组件,还可以生产其他类型的产品,如牙膏、洗发水等日用品。控制系统技术方案配置见表1。
表1仅仅罗列出了控制系统主要电气元件,此外还包括低压电器(低压断路器、交流接触器、中间继电器、主令按钮、指示灯等)、位置传感器(光电传感器、色标识别传感器、行程开关等),此处不予赘述。
控制系统技术方案如图1所示。
图1 控制系统技术方案
设备采用台达DOP-A系列10.4寸人机界面作为上位机,可以设定和显示设备运行动作和工艺参数,主控器采用台达Slim系列PLC,12SC11T PLC具有高速脉冲输入和高速脉冲输出功能,可以采集主轴旋转编码器AB相脉冲信号,通过PLC程序处理换算为主轴旋转速度值,脉冲信号值还是设备其他工艺动作关键的时域变化参考量值。二轴高速脉冲输出同时驱动二套伺服系统,实现待灌装管体快速旋转,色标传感器检测到管体尾端标志后,伺服驱动器立即停止,从而实现了光电定位动作。通过调整主轴旋转变频器的运行频率,可以改变设备主凸轮轴的转速,从而改变设备产品加工效率。
下面根据人机界面画面程序,介绍设备各种工艺动作。
调试设备,首先要设定好主机时域参数,这些参数决定了相关工艺动作的时序以及起止,所谓主机时域参数,是根据主凸轮轴轴端编码器旋转一周产生的脉冲数,PLC采用二倍频AB相计数,编码器1000线,那么主凸轮轴旋转一周脉冲数为2000,当系统检测到零位开关信号后,计数值清零,重新测量下一周的脉冲数,以此类推。在每周0~2000的数字范围内,划分了若干个小的区段,定义为主机时域参数,PLC程序根据不同时域范围www.cechina.cn,以便执行不同的工艺动作。时域参数设定画面如图2所示。
图2 时域参数设定画面
设备调试完成后,用户进入操作画面,启动设备主轴旋转,设备自动进行进管、灌装、封尾、切尾、吹屑等加工动作,实现化妆品灌装封装等工艺。画面如图3所示。
图3 操作画面
首先设定变频器运行频率,按下启动按钮,主轴料杯轮盘开始选装,根据设定的时域参数,依次进行多个工位动作,首先进管动作,空管装入料杯中(模具),下一步进行检管,也就是检测料杯是否装入空管,下一步进行光电定位,确认空管方向,保证封尾时CONTROL ENGINEERING China版权所有,管体正反面文字对称,定位完成后进入灌装工位,灌装完毕后,进入封尾工位,安装前面的光标检测定位位置,进行高位热塑封管,然后切处管尾,最后吹屑工位,清理干净后人工装箱。
设备出现故障问题后,弹出报警画面,提示操作人员检查相关部分,如图4所示。
图4 报警画面
生产管理画面可以显示一个工作日内三个生产班次的产量信息,分别统计显示班产量、日产量,以及近三天内的产量CONTROL ENGINEERING China版权所有,有效地提供个生产管理者控制生产进度和产量。人机画面程序如图5所示。
图5 生产管理画面
PLC控制程序通过COM2口通讯程序,RS485通讯方式,传送人机界面设定的频率指令和运转指令,实现通讯控制变频器运行,提高了设备自动控制水平。值得一提的是,PLC控制程序巧用SFTL指令,将设备相关连续的工位工件状态信息依次传递给后续工位,以便执行相应的工艺动作,事实验证,程序简便而且满足设备技术要求。比客户之前应用的程序要稳定可靠。
根据客户设备技术要求,中达电通可以提供给客户成熟可靠的系统控制方案,凭借着台达成熟可靠的自动化产品,再加上提供给客户完善的现场调试等技术服务,化妆品灌装设备获得了成功开发,而且为客户解决了设备急于出厂的关键问题,调试成功后,客户比较认可台达产品和服务,后续其他类型的灌装设备都将采用台达自动化产品作为首选品牌。实践再次证明,中达电通是设备制造OEM客户良好的合作伙伴。
作者简介:
孙承志,男控制工程网版权所有,出生于1979年10月,毕业于吉林化工学院,工业自动化专业,现任中达电通股份有限公司高级应用工程师,主要从事台达全系列自动化产品技术支持、售前技术培训、根据行业和设备特点提供整合应用技术方案、帮助客户编程调试,有着丰富的现场经验。