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摘 要:在論述螺杆分裝工藝的基礎上,給出基於BWS伺服一體化技術平台的分裝伺服定量控製係統設計。項目實際分裝速度超過設計要求。
1 引言
guangfanyingyongyujingmaiyujirouzhushedefenzhenshiyixuelinchuangzuichangyongdeyiyaozhiji。fenzhenfenzhuangdegongyimudeshishixianfenjiyuanliaoyaodinglianganpingbaozhuang。fenzhenfenzhuangzhuliujishufenweiqiliufenzhuangyuluoganfenzhuang。youyuluoganfenzhuangjiegoujiandanhejishuchengshudujiaogao,suoyijinguanfenzhuangjingduhesududiyuqiliufenzhuang,haishichengweizhongguoyaoqiyedangqiandezhuliufenjibaozhuangshebei。
螺(luo)杆(gan)分(fen)裝(zhuang)機(ji)屬(shu)於(yu)容(rong)積(ji)式(shi)包(bao)裝(zhuang)類(lei)別(bie)。通(tong)過(guo)轉(zhuan)動(dong)角(jiao)度(du)精(jing)確(que)控(kong)製(zhi)的(de)螺(luo)杆(gan)間(jian)歇(xie)旋(xuan)轉(zhuan),按(an)計(ji)量(liang)要(yao)求(qiu)將(jiang)藥(yao)物(wu)定(ding)量(liang)裝(zhuang)入(ru)西(xi)林(lin)瓶(ping),快(kuai)速(su)性(xing)和(he)準(zhun)確(que)性(xing)是(shi)設(she)備(bei)的(de)兩(liang)個(ge)基(ji)本(ben)要(yao)求(qiu)。縮(suo)短(duan)螺(luo)杆(gan)在(zai)每(mei)次(ci)分(fen)裝(zhuang)推(tui)進(jin)時(shi)的(de)占(zhan)用(yong)時(shi)間(jian),就(jiu)可(ke)以(yi)提(ti)高(gao)分(fen)裝(zhuang)速(su)度(du),這(zhe)要(yao)求(qiu)螺(luo)杆(gan)旋(xuan)轉(zhuan)速(su)度(du)要(yao)高(gao),動(dong)態(tai)響(xiang)應(ying)要(yao)快(kuai),現(xian)在(zai)的(de)設(she)備(bei)分(fen)裝(zhuang)速(su)度(du)已(yi)達(da)到(dao)300瓶/分。增加設備上螺杆的數量,可以同時對幾隻藥瓶進行灌裝,也是提高設備快速性的有效手段,目前國產分裝機上可以見到一頭、二頭、四頭的配置。
2 分裝機工藝原理
2.1 螺杆分裝電控技術
jidiansifuxitongshikongzhiluoganfenzhuangxitongbaozhuangjingduzuijibendejishu。diankongxitongzailuoganfenzhuangjijuyoujuedingxingdezhongyaozuoyong。luoganfenzhuangxitongdiyidaiweiluoganzhuangliangyoubujindianjiyujichengdianlukongzhidejishu;第二代為螺杆裝量由步迸電機與PLC控製的技術;第三代為近期的螺杆裝量由伺服電機與PLC控製的技術,改善了第二代分裝螺杆的精度穩定性和定量調整能力。
2.2 螺杆分裝定量原理
間歇式螺杆分裝機是通過伺服電機驅動螺杆,將藥品“擠出”攪jiao拌ban容rong器qi,灌guan裝zhuang於yu藥yao瓶ping內nei。由you於yu劑ji量liang需xu要yao準zhun確que的de控kong製zhi,因yin此ci要yao求qiu伺si服fu電dian機ji每mei次ci分fen裝zhuang時shi轉zhuan同tong樣yang的de圈quan數shu。具ju體ti的de旋xuan轉zhuan圈quan數shu則ze是shi由you操cao作zuo者zhe由you手shou動dong方fang式shi試shi驗yan出chu來lai的de,因yin此ci,程cheng序xu不bu僅jin要yao能neng夠gou提ti供gong可ke以yi讓rang操cao作zuo者zhe更geng改gai的de裝zhuang藥yao量liang,還hai要yao提ti供gong手shou動dong操cao作zuo裝zhuang藥yao量liang的de操cao作zuo方fang式shi。當dang一yi個ge藥yao瓶ping需xu要yao被bei添tian裝zhuang時shi,定ding位wei汽qi缸gang會hui驅qu動dong一yi個ge定ding位wei器qi將jiang被bei添tian裝zhuang藥yao瓶ping卡ka在zai攪jiao拌ban機ji的de出chu口kou下xia,這zhe時shi傳chuan動dong帶dai雖sui然ran繼ji續xu運yun動dong,但dan由you於yu藥yao瓶ping被bei定ding位wei其qi卡ka緊jin,所suo以yi藥yao瓶ping將jiang不bu隨sui傳chuan動dong帶dai運yun動dong,直zhi到dao添tian裝zhuang完wan畢bi,定ding位wei器qi鬆song開kai,藥yao瓶ping才cai會hui繼ji續xu跟gen隨sui傳chuan送song帶dai運yun動dong,直zhi到dao進jin入ru扣kou塞sai機ji構gou。圖tu1是間歇式螺杆分裝機的結構示意圖。

圖1 螺杆分裝結構
luoganfenzhuangshiliyongluoganluoxuancaoderongqianglaijiliangwuliao。youyumeigeluojudouyouyidingdelilunrongji,yinci,zhiyaozhunquedikongzhiluogandezhuanshu,jiunenghuodejiaoweijingquedejiliangzhi。meicichongtianwuliaodezhongliangkeyoushi(1)求出。
G="Vrn0" (1)
式中:V為圈螺旋的容積,cm3,V=FL;r為物料的比重,kg/cm3;n0為充填一次螺杆的轉數;L為每圈螺線旋周長,cm,L=πDm/cosθ;F為螺旋截麵積,cm2,F=st/2。
3 BWS螺杆分裝解決方案
3.1 伺服與步進
qiluoganfenzhuangjigouyuanlaitongchangshiyongbujindianjizuoweiqiqudongshebei,zaishijishiyongdeguochengzhong,bujindianjidexiangyingtexingwangwangdabudaoshiyongyaoqiu,shidezhenggeshebeidexiaolvbugao;而(er)且(qie)由(you)於(yu)頻(pin)繁(fan)的(de)對(dui)電(dian)機(ji)進(jin)行(xing)高(gao)速(su)的(de)啟(qi)動(dong)和(he)停(ting)止(zhi),也(ye)使(shi)得(de)步(bu)進(jin)電(dian)機(ji)的(de)故(gu)障(zhang)率(lv)比(bi)較(jiao)高(gao)。為(wei)了(le)避(bi)免(mian)故(gu)障(zhang)的(de)頻(pin)繁(fan)發(fa)生(sheng)和(he)提(ti)高(gao)整(zheng)個(ge)設(she)備(bei)的(de)運(yun)行(xing)速(su)度(du),此(ci)設(she)備(bei)使(shi)用(yong)了(le)台(tai)達(da)的(de)BWS-BBH係列伺服器和BWS-BH係列伺服電機替代通常使用的步進電機。並使用了BH係列PLC用高速脈衝的方式對伺服器進行控製,用以解決高速、定量添裝的問題。
3.2 分裝控製方案
螺杆轉動的轉數與角度是依托伺服電機實施的(即伺服電機轉動的角度),電機轉動的速度和轉角是由電機驅動器輸出的脈衝信號所決定的,驅動器輸出由PLC進行控製,而PLC是依據人工設定的裝量進行控製的。通過觸摸屏的友好人機界麵(HMI)的參數設定(主要有分裝量設定、分裝量調整,速度設定等),把指令傳送到PLC中,就可以控製整個係統的運行。
由以上分析可以看出,裝入藥劑量的多少要通過伺服電機的旋轉圈數來決定;分裝機運行速度的快慢,除了與添裝速度有關外,還與傳送帶的運行速度有關;以上2個工藝運動參數的控製,連同對藥瓶到位的檢測和定位機構的動作,都是通過PLC來實現的,除此之外,還需要一個人機對話的工具,此設備中選用了台達B係列的觸摸屏;
3.3 人機界麵設計
控製方式分為手動調試和自動運行2個界麵,分別如圖3、圖4所示。根據分裝定量工藝設定與填料(及與伺服相關的)有關的參數,為了防止有的藥瓶瓶口不朝上(添裝時藥劑會落在傳送帶上),還需要有“倒瓶時間”的設定,以防止意外情況的發生。

圖3 自動操作畫麵

圖4手動操作畫麵
手(shou)動(dong)操(cao)作(zuo)的(de)界(jie)麵(mian)隻(zhi)是(shi)將(jiang)各(ge)種(zhong)操(cao)作(zuo)的(de)按(an)鈕(niu)都(dou)進(jin)行(xing)了(le)配(pei)置(zhi),唯(wei)一(yi)值(zhi)得(de)注(zhu)意(yi)的(de)是(shi)伺(si)服(fu)器(qi)的(de)運(yun)行(xing)方(fang)式(shi),由(you)於(yu)手(shou)動(dong)調(tiao)整(zheng)的(de)需(xu)要(yao),操(cao)作(zuo)者(zhe)通(tong)常(chang)希(xi)望(wang)伺(si)服(fu)器(qi)能(neng)運(yun)行(xing)一(yi)定(ding)裝(zhuang)藥(yao)量(liang)後(hou)暫(zan)時(shi)停(ting)一(yi)下(xia),然(ran)後(hou)再(zai)運(yun)行(xing)同(tong)樣(yang)的(de)裝(zhuang)藥(yao)量(liang),這(zhe)樣(yang)更(geng)便(bian)於(yu)操(cao)作(zuo)與(yu)觀(guan)察(cha),這(zhe)就(jiu)需(xu)要(yao)使(shi)用(yong)脈(mai)衝(chong)標(biao)誌(zhi)位(wei)對(dui)伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)狀(zhuang)態(tai)進(jin)行(xing)監(jian)控(kong),基(ji)於(yu)台(tai)達(da)DVPEH2的PLC程序如下所示:
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480 |
LD |
M40 |
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481 |
DDRVI |
D3000 |
D3002 |
Y0 |
Y1 |
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498 |
MPS |
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499 |
ANI |
M1336 |
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500 |
AND |
M41 |
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501 |
RST |
M40 |
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504 |
MPP |
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505 |
AND |
M1000 |
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506 |
OUT |
M41 |
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507 |
LDF |
M1336 |
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508 |
SET |
M50 |
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509 |
LD |
M50 |
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510 |
AND |
M51 |
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511 |
TMR |
T20 |
D10 |
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513 |
LD |
T20 |
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514 |
RST |
M50 |
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515 |
SET |
M40 |
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4 結束語
基於伺服技術的螺杆分裝設備控製係統使用了的BWS伺服產品,具有非常好的兼容性,設備運行平穩,裝瓶速度達到了125瓶/分鍾,超過了用戶原來要求的120瓶/分鍾的設計標準。
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