伺服控制系统在多瓶型卸箱机中的应用

　　卸箱机是食品、医药行业瓶装自动化包装线中不可缺少的重要设备，其作用是自动从胶箱中取出空瓶，实现瓶箱分离的自动化生产，其工作质量直接影响整条生产线的协调动作和工作效率。但现在大多数的卸箱机只能针对一种瓶型，对于像啤酒行业中有不同的瓶型，而且要在生产中实时换瓶型的情况来说，这种卸箱机显然不能满足要求。

　　多瓶型卸箱机的系统结构

　　多瓶型卸箱机的组成

　　多瓶型卸箱机主体主要由进箱链、止箱阀、定位链、定位阀、出瓶平台、吸瓶架组成，控制系统采用的是siemens s7-300 plc、siemens masterdrivers mc伺服控制器及伺服电机，人机界面采用西门子的tp170a触摸屏。plc是核心程序的载体，负责各种控制信号的转化及伺服控制器的控制，最终控制各执行机构的运转与协调。每个伺服电机自有一套伺服控制单元，这样可以实现高精度、高动态响应的运行控制方式。伺服控制单元经profibus-dp总线与 plc及tp170a触摸屏相连。自动控制系统网络结构如图1所示。

　　图1　自动化控制系统网络图

　　多瓶型卸箱机的工作原理

　　卸箱机工作时，装满空瓶的胶箱从进箱链进入卸箱机内的定位链上，由止箱阀控制进箱个数。定位链停止时，吸瓶架动作，抓取空瓶到出瓶平台上，由出瓶平台将空瓶送出卸箱机。同时定位阀下降，定位链和出箱链动作，将空箱送出卸箱机。整个系统控制流程如图2所示。

　　图2　控制系统流程图

　　多瓶型卸箱机的系统软件

　　多瓶型卸箱机的程序编写

　　为了实现卸箱机能实时在线更改瓶型的要求，同时也使程序清晰化，首先把卸箱机吸瓶架的抓瓶与放瓶动作划分为六个步骤，吸瓶架的运动路线如图3所示。

　　图3　吸瓶架运动路线图

　　点7到点3(点1到点2为系统刚上电后的第一次抓瓶时吸瓶架的水平前进 过程)为吸瓶架的水平前进过程;点3 到点5为吸瓶架的垂直下降抓瓶过程;点5到点4为吸瓶架的抓瓶后垂直上升过程;点4到点6为吸瓶架的水平后退过程;吸瓶架到达点6后，在点6处吸瓶架放瓶;点6到点7为吸瓶架放瓶后垂直上升过程。

　　在卸箱机的自动抓瓶过程中，利用伺服控制器的位置控制方式，给出吸瓶架每次应到达的位置点，伺服控制器就会自动控制伺服电机以一定速度到达该位置后，然后使伺服电机停止转动。要实现卸箱机的实时在线更改瓶型功能，关键是要能实时在线更改点5的位置参数。因此我们利用伺服控制器的位置控制模式，使吸瓶架的精确定位，达到实进在线更改瓶型的目的。操作人员根据生产用瓶子的高度在人机界面上设定瓶高后，经 profibus-dp总线传输给plc， plc运算后，重新计算出点5的位置信息，然后经profibus-dp总线传输给伺服控制器，伺服控制器控制伺服电机转动一定的转数后停止，从而精确控制吸瓶架的抓瓶位置。