塑料中空容器以質(zhì)輕價(jià)廉、安全性高等特性，被廣泛應(yīng)用于飲料、醫(yī)藥、化妝品、食品及化工行業(yè)，更是吸引了更多的生產(chǎn)商選擇塑料容器來代替以往的玻璃容器。生產(chǎn)塑料容器的吹瓶機(jī)設(shè)備目前在國內(nèi)市場(chǎng)的需求量很大，行業(yè)前景可觀，本文主要闡述了永宏P(guān)LC在吹瓶機(jī)設(shè)備上的應(yīng)用。

　　文/廈門永陞科技有限公司 尤志成

　　1 行業(yè)介紹

　　吹瓶機(jī)，是將塑料顆粒(軟化成液體)或做好的瓶胚，通過一定的工藝手段吹成瓶子的機(jī)器。吹瓶機(jī)方便快捷，成型量大，出現(xiàn)之后取代了大部分人工吹瓶，被大部分飲料企業(yè)所采用，吹瓶機(jī)生產(chǎn)出來的塑料容器以質(zhì)輕價(jià)廉、安全性高等特性，被廣泛應(yīng)用于飲料、醫(yī)藥、化妝品、食品及化工行業(yè)，更是吸引了更多的生產(chǎn)商選擇塑料容器來代替以往的玻璃容器。

　　圖1 吹瓶機(jī)

　　2 方案簡(jiǎn)介

　　2.1 方案背景

　　吹瓶機(jī)目前市場(chǎng)上使用的控制系統(tǒng)方案為PLC控制器+HMI觸摸屏;其中PLC使用最多的品牌是三菱、信捷和歐姆龍;HMI使用最多的品牌是威綸通和昆侖通態(tài)。由于永宏經(jīng)濟(jì)型PLC和HMI的性價(jià)比相對(duì)于其他品牌較高，所以永宏經(jīng)濟(jì)型PLC和HMI在吹瓶機(jī)中的應(yīng)用前景很好(表1)。

　　表1 吹瓶機(jī)系統(tǒng)方案

　　2.2 客戶需求

　　根據(jù)客戶要求，吹瓶機(jī)的整體動(dòng)作需要達(dá)到快速定位，定位準(zhǔn)確，上料快速，吹瓶精準(zhǔn)，下料可靠。另外客戶還需要實(shí)現(xiàn)快捷參數(shù)，訂單存儲(chǔ)，多組配方參數(shù)存儲(chǔ)/讀取等附加功能(表2)。

　　表2 吹瓶機(jī)具體功能要求

　　2.3 解決方案

　　吹瓶機(jī)主要用于完成對(duì)不同規(guī)格的瓶胚進(jìn)行吹塑。根據(jù)動(dòng)作及工藝要求，該方案主要包括系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì);其中系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)包括硬件(產(chǎn)品)配置、機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣控制等三部分，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括流程控制、I/O配置和程序設(shè)計(jì)等三部分(表3)。

　　表3 吹瓶機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)

　　基于上述各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，吹瓶機(jī)系統(tǒng)方案架構(gòu)如圖2所示;本方案控制系統(tǒng)采用永宏經(jīng)濟(jì)型B1系列PLC控制器，主要控制整體設(shè)備的動(dòng)作流程;傳動(dòng)部分采用四方的變頻器和永宏A5系列伺服，上位機(jī)采用永宏C3系列HMI操作界面，提供自動(dòng)操作、手動(dòng)調(diào)試和定位參數(shù)以及分期付款等界面，用戶可根據(jù)自身需求進(jìn)行各項(xiàng)操作和參數(shù)設(shè)置。

　　圖2 吹瓶機(jī)系統(tǒng)方案架構(gòu)圖

　　3 方案配置

　　3.1 方案說明

　　本方案采用永宏FBs-MA系列PLC為核心，主機(jī)帶有四軸高速脈沖輸出，通過伺服傳動(dòng)，集成度高，控制能力強(qiáng)，運(yùn)行可靠;應(yīng)用永宏觸摸屏技術(shù)，使機(jī)器的操作更可靠方便，界面更友好;通過接近傳感器等，完全能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制的精度和速度要求。

　　3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　系統(tǒng)搭配示意圖如圖3所示。

　　圖3 系統(tǒng)搭配示意圖

　　3.3 吹瓶結(jié)構(gòu)

　　吹瓶機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：上料部分，加熱機(jī)構(gòu)，吹瓶機(jī)構(gòu)和取瓶機(jī)構(gòu)，如圖4所示。

　　圖4 吹瓶機(jī)整體結(jié)構(gòu)解析圖

　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　4.1 工藝流程

　　吹瓶機(jī)的工藝流程主要包括四部分：上胚、加熱、吹瓶和取瓶;可以根據(jù)設(shè)定的磨具數(shù)量快速定位到加工的位置，使工作效率達(dá)到最大化(圖5)。

　　圖5 吹瓶機(jī)工藝流程圖

　　4.2 控制流程

　　該吹瓶機(jī)控制系統(tǒng)流程如圖6所示。

　　圖6 吹瓶機(jī)控制流程圖

　　4.3 PLC功能指令應(yīng)用

　　4.3.1 參數(shù)設(shè)置指令

　　永宏P(guān)LC脈沖輸出的參數(shù)設(shè)置有專門的參數(shù)設(shè)置指令(FUN141)，永宏FUN141指令的參數(shù)設(shè)置方式采用表格的形式進(jìn)行參數(shù)編輯，如表4、圖7所示。

　　表4 永宏P(guān)LC設(shè)置參數(shù)表

　　圖7 永宏P(guān)LC設(shè)置參數(shù)程序

　　4.3.2 脈沖輸出指令

　　永宏P(guān)LC脈沖輸出控制有專門的命令設(shè)置指令(FUN140)，永宏FUN140指令的命令設(shè)置方式同樣是采用表格的形式進(jìn)行命令編輯;使用永宏脈沖輸出指令可以很好的實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)的高速定位控制(圖8、圖9)。

　　圖8 脈沖輸出控制程序

　　圖9 脈沖輸出控制表格

　　4.3.3 脈沖輸出控制表格

　　永宏P(guān)LC直有專門的MODBUS通訊命令指令(FUN150)，永宏FUN150指令的命令設(shè)置方式同樣是采用表格的形式進(jìn)行命令編輯;使用永宏150指令可以很方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)外部485設(shè)備的通訊功能(圖10)。

　　圖10 MODBUS通訊指令控制程序

　　4.3.4 指針調(diào)用指令

　　永宏P(guān)LC指針緩存器共有12個(gè)(V、Z、P0-P9);使用永宏指針緩存器可以很好地實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)變址，從而更方便地實(shí)現(xiàn)了拼紙機(jī)速度及目標(biāo)位置的動(dòng)態(tài)調(diào)用(圖11)。

　　圖11 坐標(biāo)指針調(diào)用程序

　　5 結(jié)論(實(shí)施結(jié)果)

　　通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，吹瓶機(jī)的加工速度可以達(dá)到65個(gè)/min;定位精準(zhǔn)，吹塑充分，精度可以達(dá)到±0.1mm;相對(duì)于之前的是設(shè)備效率增加了10%，從而高性價(jià)比地體現(xiàn)了永宏P(guān)LC在吹瓶機(jī)上得到了很好的應(yīng)用效果。

　　6 方案優(yōu)勢(shì)

　?、龠x用永宏P(guān)LC作為控制核心，最大可做4軸直線插補(bǔ)的NC伺服馬達(dá)控制。PLC提供的NC定位專用語言配合PLC的梯形圖程序所提供的便利指令，可以輕易達(dá)成精密定位控制。

　?、谟篮關(guān)LC使用壽命長(zhǎng)，性價(jià)比高，維護(hù)成本低。

　?、塾篮關(guān)LC編程軟件具有仿真功能，減少了程序編寫和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間，方便技術(shù)人員的調(diào)試工作，提高了工作效益。

　?、苡篮暧|摸屏支持多語言顯示，適應(yīng)各種出口國家的需求，同時(shí)擁有完備的報(bào)警功能可滿足不同需求，在降低產(chǎn)品廢品率的同時(shí)，降低誤報(bào)警的可能性。