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| 配料系統(tǒng)伺服電機設計 | 2020-08-18 |
| 目前，國內灌裝存在的主要問題是灌裝效率低，自動化和集成化程度低，大大降低了工業(yè)生產(chǎn)效率。針對上述問題，采用工業(yè)領域廣泛應用的系統(tǒng)作為主控制器，實現(xiàn)灌裝機自動送桶、根據(jù)桶口大小自動定位、根據(jù)桶體積自動灌裝、自動出桶等一系列功能，大大提高了工業(yè)灌裝效率。設計的主要內容包括步進電機的稱重系統(tǒng)、變頻器的稱重系統(tǒng)、伺服電機的稱重系統(tǒng)和稱重儀表。根據(jù)不同的控制要求采用不同的電機，從而將系統(tǒng)成本降至。伺服電機的設計。在硬件設計的基礎上，進行軟件設計，實現(xiàn)工業(yè)全自動灌裝。 2.配料系統(tǒng)工作的工藝流程 配料系統(tǒng)的工藝流程是設計的主要依據(jù)，也是系統(tǒng)設計的最終目標。因此，在設計之前必須了解系統(tǒng)的工業(yè)過程。對于不同的系統(tǒng)，流程也是不同的。 當將灌裝桶的參數(shù)輸入系統(tǒng)時，夾板步進電機自動設定夾板的寬度，傳送帶工作并開始進入桶內。在傳送帶的起點，有一個計數(shù)和稱重模塊來計算氣動球閥的數(shù)量。數(shù)到6桶后，傳送帶兩端的卡鎖自動跟蹤桶的位置，卡鎖關閉固定桶。然后信號被反饋到主控制器，主控制器通過步進電機調節(jié)填充針的位置。當達到理想位置時，灌裝開始。當氣動球閥完成加注時，控制氣動球閥的夾緊鎖打開，傳送帶開始運轉，送出6個氣動球閥，進行下一個加注循環(huán)。 3.伺服電機硬件的選擇和設置 3.1伺服驅動器 定量灌裝機的伺服電機必須有伺服驅動器才能旋轉，伺服驅動器的工作目的主要是根據(jù)伺服控制器發(fā)出的指令(P，V，T)工作。同步電機與旋轉磁場不同步，因此驅動器必須進行校正，以使電機穩(wěn)定工作而不失步。因此，伺服驅動器的主要任務是正確遵循驅動電機[4]的控制指令。 定量灌裝機系統(tǒng)中，由于定位模塊FM354輸出-10 ~ 10v的模擬信號，伺服電機驅動器采用VCommand(位置伺服控制模式)。 位置伺服驅動器包括位置控制單元、速度控制單元和驅動單元。在該系統(tǒng)中，位置控制單元是定位模塊FM354。編碼器將位置伺服電機傳遞的位置信號發(fā)送至FM354，以閉環(huán)方式調整充氣箱中氣動軸的位置。3.2西門子智能定位模塊FM354介紹 FM354是一個智能模塊，通過伺服電機在高速鋼桶秤中實現(xiàn)各種定位任務(位置閉環(huán))。它可用于簡單的點對點定位或對響應、精度和速度要求的復雜運動模式。是高速稱重灌裝機定位任務的理想解決方案?？刂扑欧姍C的FM354定位模塊可用于定位例如進給軸、調節(jié)軸、設定軸和輸送軸(線性軸、旋轉軸)。 FM354處理軸的時基定位，并通過模擬驅動接口(-10V ~ 10V)控制驅動器。編碼器(SSI或增量)報告當前軸位置，F(xiàn)M354使用該位置來校正輸出電壓。 定位功能包括:手動調節(jié)(用點動鍵移動伺服軸)、增量模式(伺服控制軸沿預定義路徑)、MDI(手動數(shù)據(jù)輸入)、運行MDI(在任何時間任何期望和位置的伺服定位)、自動/單端料斗秤控制(復雜路徑的伺服定位、連續(xù)/周期性進給、向前/向后)。系統(tǒng)采用增量模式。 通過模塊FM354集成的數(shù)字輸入，仍然有一些特殊的功能可供選擇:長度測量、從FM354的快速輸入開始、停止定位運動、尋找參考點、在運動過程中設置實際值等。 3.3氣動軸定位模塊的工作原理 通常，當定位命令要求軸上的零件移動到另一位置時，定位模塊FM354首先計算理論實際速度圖。然后，用該時間速度圖控制驅動軸最終到達位置。典型的時間速度圖為梯形，即軸定位模塊以用戶首先設定的加速度α均勻加速。如果它處于JOG操作模式，在達到設定的JOG操作速度后，它開始以均勻的速度移動。經(jīng)過一段時間后，它以用戶設定的加速度α均勻減速，直到速度變?yōu)?。當速度達到0時，軸移動的距離正好是命令的設定值。 4.稱重模塊 稱重模塊安裝在傳送帶的下端，用于檢測和控制整個系統(tǒng)?？梢哉f是整個系統(tǒng)的眼睛，用來控制和監(jiān)控整個系統(tǒng)。 4.1稱重模塊簡介 稱重模塊是一種將質量信號轉換成電信號的檢測工具。系統(tǒng)中安裝了測量范圍為50g、全偏置電壓為12V的稱重模塊。稱重模塊輸出的電壓與電壓比較器設定的柵極電壓進行比較，輸出有效的檢測信號?？胀皺z測閾值電壓設置為10g，轉換為相應的2.4V電壓信號，即當檢測到稱重模塊輸出的電壓大于空桶閾值電壓時，輸出有效信號，當稱重模塊輸出信號小于空桶閾值電壓時，沒有桶通過。4.2連接稱重模塊和電壓比較器的接線圖 可以通過調整R1和R2的值來調整不同的參考電壓。 5.控制精度的確定 根據(jù)輸入桶的體積參數(shù)V，每個桶的直徑為D1，然后步進電機需要移動的距離來填充每批桶: 系統(tǒng)中連接伺服電機的滾珠絲杠的螺距為2mm。也就是說，對于編碼器的每轉，移動的線性距離為2mm。FM354各種參數(shù)的設置如表1所示。 位置環(huán)路增益的設定值需要在現(xiàn)場調試多次才能獲得理想的參數(shù)。 6.伺服電機模塊的初步調試 在處理器“停止”模式下，調試可以在沒有程序的情況下進行:在參數(shù)“參數(shù)化FM354”工具的“概覽”界面下，F(xiàn)M354已經(jīng)被參數(shù)化，并且可以直接由菜單命令TEST來命令 啟動，或通過快捷按鈕“啟動”。 選擇“可控制”、“可駕駛”和“慢跑”工作模式，給出99%的“超速”，并選擇水平1主動20毫米/分鐘。單擊R_-或R_，然后單擊計算機的空格鍵，查看伺服電機在選定的方向上旋轉。 7.摘要 在灌裝量精確定位的問題上，步進電機的定位已經(jīng)不能滿足要求，所以采用伺服電機進行精確定位。西門子智能控制模塊FM354具有高度集成的控制參數(shù)。如果參數(shù)設置合理，加上PLC程序控制，就可以實現(xiàn)精確定位。參數(shù)的合理設置需要多次現(xiàn)場調試才能達到的效果。 | |
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