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技术论坛液体灌装机伺服电机位置控制的应用

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液体灌装机伺服电机位置控制的应用2022-08-10
液体灌装机由S7-200PLC及称重仪表ICS241和灌装电磁阀组成,PLC使用RS232C通信口与称重仪表连接,通过通信采集、处理重量数据,以及发送去皮信号使仪表去皮。在定量灌装模式下,PLC作为主控器接收来自称重仪表的数据,对数据进行处理后发出一系列的控制灌装机动作的信号,使灌装机完成定量灌装。PLC通过RS232C与称重仪表通信,两者之间是无协议通信。PLC与称重仪表的串口通信参数需设定一致。称重仪表通过RS232C口连续向外发送数据,称重仪表一直不停地连续向外发送,保证串口的数据与仪表的数据同步。液体灌装机采用PID滤波算法来清除干扰信号,从而提高灌装系统的稳定性和精度,根据不同灌装量程来调整目标设定值的重量进而完成灌装。灌装机主要包括前称重模块、复秤系统、LMC系列运动控制器、LXM系列伺服驱动器及伺服电机、上位机监控系统等。利用伺服电机实现转子泵行程控制,进而实现灌装量控制。灌装前,由前称重模块获取空桶重量,灌装后由后称量模块获取灌装重量,并将其传送至称重仪表,称重仪表会实时外理灌装数据得到重量偏差,灌装算法计算出控制大料量,称重系统会将控制量发送给伺服驱动器,驱动二次转子泵执行小料量提前关闭再控制小料灌装阀,上位机通过以太网与称重仪表相连实时读取灌装数据,可设定工艺参数监控生产线运行情况。在灌装完成压盖后驱动其抓取机械手装置精确定位到指定单元,在物料台上抓取灌装桶输送到指定地点然后放下。通讨伺服电机驱动机械手,利用PLC的高速脉冲输出功能,通过PTO编程实现机械手的准确堆垛控制。
PLC选用SIEMENS公司的S7-200系列PLC,由于需要输出高速脉冲驱动伺服电机,PLC采用晶体管输出型。选用S7-200-226 DC/DC/DC型PLC。伺服驱动器采用松下MADDT1207003全数字交流永磁同步伺服驱动装置。抓取机械手装置整体安装在直线运动传动组件的滑动溜板上,在传动组件带动下整体作直线往复运动,定立到其他各工作单元的物料台,然后完成抓取和放下灌装桶的功能。
伺服电机内部的转子是永磁铁,驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场,转子在此磁场的作用下转动,同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器,驱动器根据反馈值与目标值进行比较,调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的线数。
交流永磁同步伺服驱动器主要有伺服控制单元、功率驱动单元、通讯接口单元、伺服电动机及相应的反馈检测器件组成。灌装生产线的输送单元中,伺服电机用于定位控制,故选用位置控制模式,即通过输人脉冲串来使电机定位运行脉冲串频率决定机械手的运动速度。脉冲数量决定电机的旋转位移,即机械手的直线位移。伺服驱动器的参数可采用自动增益调整模式在驱动器的面板上进行设定。
称重系统的主要作用是将液体介质充填到包装容器中实现灌装、封口、称量、堆垛等功能。采用顺序控制、运动控制、通信、数据管理微处理机技术和通信技术,对输入信号进行过滤、判断以及存储等,将输出信号的形式传送给灌装系统的执行机构来完成灌装命令,对在线容器中桶位的实时控制,用压力控制对灌装桶预压,对输送链道速度的调节,当输送链道上容器堆堵时,还需协调整个生产线各拖动点的进给速度。协调信号是到生产线中其它输送链拖动,控制系统还对空/满桶的到位、堆堵、下盖、打开/关闭灌装阀等进行实时捡测与控制。利用PLC信号驱动电机等传动机构带动机械手移动,同时驱动电机自带的编码器反馈位詈脉冲数给驱动器驱动器对两种脉冲进行比较并确定偏差,按一定控制规律运算后得到的校正信号作为伺服驱动器中速度控制器的给定再经电流调节与功率放大,使抓取机械手朝消除偏差的方向运动,从而实现机械手的堆垛定位。
 
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