今天，随着制药企业“GMP”新标准认证制度的实施，使制药企业对制药装备提出了更高的目标和要求，同时也为制药装备厂家提供了前所未有的发展机遇和市场空间。但是，传统的制药机械机械结构和控制方案已经不能满足现有的制药行业发展的需求，新一代的制药机械将可以提供更高精度的，更高自动化程度的控制工艺，来迎接市场的挑战！
　　本文以药品水针剂生产灌装生产线高精度同步灌装工艺为案例，详述了如何利用台达A2伺服独有的电子凸轮功能配合全新pr运动控制模式www.cechina.cn，仅以外置编码器作为命令来源，即可实现液体灌装速度和送瓶速度实时保持高精度同步。

　　机械设计和工艺要求
　　1) 机械结构设计
　　灌装同步生产线，主要分为送瓶轴拖链、水平跟踪轴和垂直跟踪轴3部分构成，如图1所示。

　　图1  灌装同步生产线

　　早期药机同步灌装，送瓶轴拖链、水平跟踪轴和垂直跟踪轴3部分动力来源均为送瓶拖链电机输出。多是以机械凸轮通过多级机械传动CONTROL ENGINEERING China版权所有，带动两个实体凸轮机构来实现同步。实体的凸轮加工需要高精密的CNC加工中心才能生产，生产成本较高，而且调试和安装起来非常麻烦，并且随着使用时间增加，机械的磨损会影响到同步灌装的精度，后期维护费用很高，产品换型困难。
　　台达A2系列伺服电子凸轮功能正是针对上述问题而开发的智能型伺服系统。
　　伺服灌装同步生产线，仍然分为送瓶轴拖链、水平跟踪轴和垂直跟踪轴3部分构成，只是在机械结构上，摒弃了传统的机械凸轮连接，取而代之的是两颗高精度伺服系统，通过精密丝杆分别控制水平跟踪轴（X轴）和垂直跟踪轴（Y轴）的位移。其伺服系统的命令来源均为安装在送瓶拖链上的高解析度编码器提供。控制架构如图2所示：

　　图2  伺服系统控制架构图

　　2) 灌装工艺要求：
      精度要求：
　　■  灌装喷嘴直径为2mm，药瓶口直径为6.5mm，无论何种速度，喷嘴和瓶口不能接触。
　　■  要求伺服在同一灌装速度下，定位精度在0.5mm内。
　　■  不论主动轴变频器速度在0~50HZ内任意变换，伺服的加减速都可以保证完全同步，偏移量不得大于1mm。
　　■  伺服可以在变频器10HZ低速运行时，也能保证好的同步效果。
 
　　动作要求：
　　■  X轴水平轴跟踪伺服，驱动灌装喷嘴前后运动。灌装过程分为同步区间和高速返回区间。其中同步区间速度和送料拖链速度保持一致。在同步区域内，Y轴才可以插针到瓶内。同步区结束后X轴高速返回到原点，等待插入下一组药瓶。
　　■  Y轴垂直轴提升伺服，驱动灌装喷嘴上下运动，灌装过程分为快速插入和慢速返回区间。快速插入时的距离为40mm。并要求在瓶底停留一段时间。然后慢速提升，提升速度和灌装系统流量相关，任何情况下不允许针管接触到灌装液面。
　　■  在灌装过程时，不论在快速插入瓶口和返回区间Y轴始终和主动轴的编码器命令同步对应，同样伺服马达的速度和药瓶的输送速度保持一致CONTROL ENGINEERING China版权所有，即为同步灌装要点。

　　方案的制定和实施
　　综合上述的分析，A2智能伺服完全可以实现的同步灌装运动控制要求。以下将针对同步灌装的主要工艺要求对方案可行性逐一进行分析。

　　1) 动作分析与PR路径规划
　　同步灌装动作流程如图3所示：

　　图3   同步灌装动作流程图

　　下面以X水平跟踪伺服为例说明，动作要求和PR路径规划如下：
　　■  X轴回归机械原点；
　　■  开启CAPTURE资料抓取功能；
　　■  电子凸轮功能设置；
　　■  凸轮分离，伺服电机高速返回。
　　伺服马达反转，高速返回起始原点，等待下一次触发信号的到来。该阶段为伺服自身的PR模式控制，返回时的速度和加减速规划控制工程网版权所有，由A2伺服的PR模式实现和完成。
　　使用A2资讯软件，用户可以方便的规划伺服的运动路径，新型的PR路径编辑器不但支持跳转、插断、叠加等运动逻辑处理，还支持参数读写等丰富功能。

　　2) 电子凸轮曲线规划
　　水平跟踪X轴凸轮曲线规划
　　对于水平跟踪X轴而言，主要保证速度上和主动轴编码器速度追随，追求的是速度保持主动轴一致。建造　　凸轮表格和曲线方法如下：
　　■  选择软体功能E-CAM电子凸轮功能；
　　■  建表方法：选择速度区域建表；
　　■ 根据实际情况设定实体机械尺寸；
　　■  规划和建造凸轮曲线。
　　当上述数据完成后控制工程网版权所有，系统就可以产生表格和曲线，如下图4所示：

　　图4  凸轮表格和曲线

　　其中虚线为模拟器产生的主动轴速度曲线，实线为X水平跟踪轴的速度曲线。当移动光标，使用者就可以在软体上清楚地观察到主动轴模拟速度（即送瓶伺服的速度）和从动