中達電通股份有限公司機電行業應用處            李冰清

 

摘  要：在食品包裝機械中，冰淇淋灌裝機自動化技術要求較高。冰淇淋灌裝機要求每個灌裝工位能夠快速響應，快速動作：在1.5秒內十幾個動作準確完成。本文基于DELTA公司的伺服技術、人機界面技術以及PLC技術在冰淇淋灌裝機中的詳細應用做系統介紹。

關鍵字：人機界面（HMI） 可編程控制器（PLC） A系列伺服（ASD）

    在冰淇淋灌裝機上利用臺達機電產品之間的便利通訊功能，實現了主傳動電機與拉花電機在觸摸屏上直接啟/停與調速，實現了伺服與主電機之間的速度跟隨。使得操作人員的操作直觀方便。利用臺達伺服的PR模式（內部多段位置模式），將客戶機械拉花變成電氣控制，拉花的距離和速度可由最終用戶在觸摸屏上調整。使得客戶的拉花花型調整變的便利靈活。大大提高了生產效率。

    冰淇淋灌裝機通常主要由4個部分組成：（1）主傳動部分。主傳動采用間歇式減速箱輸出帶動鏈輪傳動，帶動輸送板進行逐工位物料輸送，主傳動電機2.2KW,采用DELTA變頻器調速控制，減速箱的減速比為30：1，主電機轉30圈減速箱輸出1圈，輸送板移動一個工位，之后減速箱會有一個約1.5秒的空行程，留給各個工位進行各種工藝動作。主傳動采用的變頻器用485方式采用標準MODBUS協議和PLC通訊，改變了原先用開關量控制的方式，這種控制能夠在觸摸屏上直接進行啟停控制和調速，多種狀態監視等。省卻了通過模擬量或者外接電位器控的煩瑣，外部接線只要兩根屏蔽線就好了，內部編程因為全部采用臺達電氣產品，只用一讀/一寫兩條指令就行了。簡單穩定。

    （2）灌裝部分。灌裝部分由十幾個直線排列的灌裝工位組成，執行不同的由相應的氣閥控制，PLC接受主傳動編碼器傳送過來的角度信號（360線，對應一個輸送周期），臺達ES系列PLC是整個機器的控制中心，根據設定的角度值控制閥的開閉。

    （3）冰淇淋有平杯和蛋筒之分，拉花指的是蛋筒部分，平杯無須拉花。冰淇淋拉花部分主要功能是將灌裝好的冰淇淋澆上樣式好看的奶油，拉花控制主要控制兩個部分，一個是不停旋轉的拉花電機帶動拉花頭旋轉澆奶油，另一個是帶動拉花頭做升降運動的部分，國內大部分廠家都是采用機械凸輪結構，當花型需要改動的時候，只有更換不同形狀的機械凸輪，這樣就會大大影響機器的生產效率。拉花是冰淇淋制作中很重要的一個部分。拉花頭的造型，拉花旋轉電機的速度，拉花升降位置的精確度和速度，這三大要素直接影響了花型的美觀程度。其實升降部分主要控制的參數有兩個：每段速度和每段拉花距離。即單位距離和單位速度可調，所以拉花旋轉電機亦是采用臺達變頻器進行控制和采用臺達A系列伺服來完成這項工作，在觸摸屏做了8段相對應的速度和距離設置畫面，利用A系列伺服的PR模式，通過PLC給伺服的三個開關量組合啟動每段距離，速度通過通訊方式給定。用戶在調節好每種花型的參數后，可通過屏的配方功能進行保存，下次使用只需調用出來就好了。

    （4）溫控部分。冰淇淋灌裝有三個地方需要進行溫度控制：淋巧克力，噴巧克力，熱封。均采用大功率加熱管，K分度熱電偶溫度檢測。溫度上限為300度。如果采用PLC上控制溫度，必須要加上溫度檢測或者控制模塊。這些模塊通常價格不低，需要在主機編程。從經濟角度和互換性角度考慮，采用了臺達溫控器。

  

（1）       保證主機和伺服的電氣零位和機械零位一致。

（2）       灌裝的起始與關閉通過編碼器的角度信號控制，可在觸摸屏上設定。

（3）       伺服跟隨主機運轉，運轉位置和速度由觸摸屏上人工調整。

（4）       主機速度能在觸摸屏上調節。

（5）       生產計數控制功能。

    硬件體系結構示意如圖1所示。主體自動化設備選型參見表1。

 

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