1. 引言

炸藥填充包裝機用于乳化炸藥類產(chǎn)品的生產(chǎn)線填充和包裝。作為機電一體化產(chǎn)品，填充包裝機對控制系統(tǒng)可靠性要求很高，同時要求維修和使用方便。通過同類自動化比較，最后選用臺達工業(yè)自動化產(chǎn)品平臺作為該包裝機的全系列核心控制系統(tǒng)。

該控制系統(tǒng)方案基于人機界面、PLC、伺服系統(tǒng)等產(chǎn)品的系統(tǒng)集成，借助其產(chǎn)品的數(shù)據(jù)通訊功能能夠很靈活地構造控制方案。

本文重點討論如何利用伺服的通訊功能和pr單軸定位功能來實現(xiàn)伺服的運動控制和產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換。

應用產(chǎn)品：博美德控制器  博美德驅動器 博美德伺服電機 博美德行星減速機

2. 機械結構和工藝要求

2.1 原理結構

炸藥包裝機是炸藥生產(chǎn)線上的關鍵性設備，主要由工位旋轉定位機構和伺服電機驅動裝置組成。伺服電機帶動1:40的行星減速機，驅動旋轉定位機構每次旋轉90°。到位后，配合外部氣缸等一系列動作，完成一個循環(huán)的炸藥的填充和封裝。機械結構如圖1所示。 

2.2 工藝要求

⑴ 伺服高定位精度，要求每次定位不超過4個脈沖。

⑵ 封裝高速度，能夠配合前端灌裝生產(chǎn)線的送料速度，實現(xiàn)旋轉定位機構旋轉速度1~50r/min可以任意調節(jié)。即電機速度在0~2000rpm可調。

⑶ 具有原點回歸功能。

⑷ 能夠在人機界面上直觀的顯示伺服的工作狀態(tài)和故障信息。

3.包裝機電控系統(tǒng)設計

3.1 控制系統(tǒng)的硬件配置和架構

通過對整個機械工藝特點和功能要求的分析，確定程序控制單元采用臺達小型運動控制性能突出的EH系列 PLC實現(xiàn)，人機界面選用博美德POWER R  7寸觸摸屏作為監(jiān)控單元.

3.2單軸定位模式控制模式應用

單軸定位控制方式是中，電機旋轉的定位角度和伺服速度分別由內部位置寄存器和速度寄存器確定。具體應用如下：

⑴ 位置寄存器內數(shù)值賦值馬達的位移距離。

⑵ 速度寄存器內數(shù)值賦值馬達位移此段距離，馬達需要速度設定。

⑶ Trigger 命令觸發(fā)信號上升沿給定，伺服馬達按照寄存器規(guī)劃運動輸出定位完成信號。馬達的加減速曲線可由參數(shù)規(guī)劃。

3.4 填充機伺服運動的實現(xiàn)

⑴ 伺服電機經(jīng)過1：40減速機帶動旋轉定位機構每次旋轉90°，則馬達每次需要旋轉10圈整。設定伺服參數(shù)內部位置高位指令設定參數(shù)=10。

⑵ 速度寄存器=人機設定速度值×40，由HMI設定旋轉定位速度1~50，因為涉及1：40的減速關系，故可以通過HMI宏指令數(shù)學運算完成后通訊到給定伺服寄存器。

⑶ 馬達運轉命令觸發(fā)DI信號Trigger信號由PLC輸出點給定，啟動伺服馬達運轉。

⑷ 馬達運轉10圈后，到達完成90°定位后會停止下來。驅動器會輸出DO信號定位完成信號給PLC輸入點，用來控制其他外部電氣回路動作。

3.5 伺服回原點動作的實現(xiàn)

區(qū)別于一般的PLC脈沖控制方式檢測外部傳感器開關而言，伺服馬達回零動作規(guī)劃均由伺服驅動器參數(shù)設定規(guī)劃，PLC不需發(fā)送脈沖即可完成，并可以定位于編碼器的Z相脈沖，定位精度高

3.6 伺服和HMI人機界面間的數(shù)據(jù)交換

博美德伺服與博美德控制器之間使用CANopen總線或者RS232實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速交換。

4.結束語

相對于傳統(tǒng)伺服位置控制，包裝機工藝數(shù)據(jù)由人機界面設定，伺服獨立完成，無需使用專用PLC定位模塊即可實現(xiàn)高精度的運動定位控制，成本低。配線簡單，數(shù)據(jù)通訊控制不會存在命令脈沖受到干擾和脈沖丟失問題控制可靠。馬達速度寄存器設定，0~2000rpm任意可調，無需修改PLC指令脈沖頻率，突破了PLC定位模塊200K脈沖發(fā)送能力的瓶頸。伺服驅動器自帶的原點回歸功能，設置簡單，可以定位于編碼器Z相零位，定位精度更高。便捷的通訊方式，可以通過HMI對伺服所有參數(shù)和伺服工作狀態(tài)實時監(jiān)控，界面直觀，維護便捷。