1主電機控製
1.1主電機控製的主要控製原理
主電機主要是通過變頻器控製,其控製原理框圖如圖1所示,從圖1可以看出,主電機有灌裝和清洗兩個運行速度,灌裝速度通過PLC中的模擬輸出模塊控製,清洗速度由變頻器參數設定,運行模式由PLC給出。

1.2主電機的主要控製要求
在變頻器中設置最高轉速,第2轉速(清洗速度)等變頻器的必要參數。在人機界麵上設置主電機運行頁麵,包括運行狀態(灌裝/清洗)、主機開、關,灌裝速度,產量計數。主電機的運行受開機按鈕、關機按鈕和人機界麵設置按鈕的雙重控製。
1.3旋轉編碼器的選擇
選用增量型編碼器,分辨率為300,通過A、B項加Z項複位計數,對於24頭灌裝機,計數數據進行雙倍頻處理,計數25為一個灌裝回轉工位周期。
1.4設備零位和絕對零位
對於旋轉編碼器,每旋轉一周,給PLC發送300個脈衝,通過Z相發給PLC一個複位信號,使PLC中高速計數器從1計到300後複位,我們把300稱之為絕對計數零位。
對於每台灌裝機,把1號灌裝閥對準入瓶口,計數器複位開始計數稱之為設備計數零位。在實際控製中,由於編碼器安裝的位置是一個變數,因此,不同的設備,絕對計數零位不同。對於每一台設備,需要進行設備零位的設置。
1.5設備零位的尋找和設定
點動設備,使1號閥對準入瓶口,將高速計數器C的數據傳入寄存器C1中,寄存器C2=300-C1,寄存器C3=C-C1(C≥C1)或C3=C2+C(C<
C1),C=C1時,C3=0為設備零位,C3隨著C的變化,從1到300周期性的變化,寄存器C3即為設備運行周期寄存器。建議將C3的數據顯示在人機界麵上,設備運行、調試比較直觀。

2稱重控製器的定量控製方案
如圖2所示,是兩組利用稱重控製器稱重計量的控製原理圖。采用稱重控製器控製各個灌裝閥的灌裝,對於回轉運動的灌裝料缸、灌裝閥、稱重平台等的接線簡化了難度。

圖中AB1為控製器A1的稱重傳感器,Y1為對應灌裝閥的快速開閥灌裝電磁閥,Y2為對應灌裝閥的慢速開閥灌裝電磁閥,IN1開始灌裝信號(脈衝),IN2為強製關灌裝閥信號(脈衝)。它們組成一個完整的控製係統。通過RS485對控製器進行參數設置、配方選擇等。
2.1碳刷滑環的設計要求及接線方法
灌裝料缸、灌裝閥、稱重平台等是回轉運動,灌裝稱重過程均在回轉運動中完成,根據圖2所示,控製器的控製信號線、電源線要通過碳刷滑環連接。
碳刷滑環的碳刷引線,如表1所示,碳刷引線共9根,其中B1、B2為控製器A1、A2等的供電電源,B3、B4為灌裝開閥汽缸提供DC24V電源,B5為控製器A1、A2等提供開閥信號,B6為控製器A1、A2等提供強製關閥信號,B7為備用,B8、B9是RS485的連線。
分段滑環解決簡化接線問題,由於灌裝機有24個灌裝頭,因此,輸入信號需要48個,利用分段滑環B5、B6等份為24段,結構示意圖如圖3所示,分別接在24個控製器的IN1和IN2上,進行灌裝開閥和強製關閥。

值得注意的是,滑環導體之間的間隔距離必須大於碳刷寬度,否則,無法將信號分開。通過表1和表2的接線,巧妙的解決和簡化了控製器的接線問題。
2.2控製器的要求
稱重控製器必須具有很強的抗幹擾、抗震動能力,提供一種常用的通訊協議。自動零位跟蹤、上電自動清零、取皮。對控製器的所有參數、配方參數和配方選擇,快/慢加料及快加料百分比設定等能通過上位機調整。輸入IN1定義為灌裝開閥開始脈衝信號(PNP),該信號的輸入,自動取皮稱量,開始快加料(Out1=1、Out2=
0),達到設定百分比後慢加料(Out2=1、Out1=
0),達到定量後,關閥(Out2=0、Out1=0),如果在未達到設定量,IN2有信號,關閥(Out2=0、Out1=0)並報警,上傳到PLC。在人機界麵上設定,通過PLC控製,從RS485總線發送信號,對任何灌裝閥進行開閥和關閥,手動定量灌裝功能,對任意一個灌裝閥進行稱重定量灌裝。
2.3稱重的控製
機器運行周期,前麵講過,灌裝機每旋轉一周,編碼器計數600個,每個工位25個數,即為一個機器運行工位周期。
根據PLC的編程指令,高速計數器的值等於24個數據範圍,對中間寄存器輸值,這個中間計存器便產生周期性變化。如:10+K×25≤C0≤15+K×25(K=0,23)成立,令M0=1,M0在程序運行中,隨著C0的變化周期性的規律變化。灌裝的控製,檢測到一個瓶子進來,根據機器周期移位n位,n為檢測瓶子到灌裝初位的工位數。根據第n位的狀態,通過PLC的DO1進行輸出,控製無瓶不開閥。隻要機器運行,通過DO2輸出強製關灌裝閥。

2.4稱重控製器的調試方法
控製器的參數設置,對於每一個控製器,均要進行參數設置,包括控製器地址、常用稱重量,程、快開閥比例值等參數的設置,通信功能的調試。建立稱重測試實驗台,利用灌裝閥、稱重托瓶機構建立稱重測試實驗台,對每一個控製器進行測試,調試到滿意的效果後上機調試,降低上機調試難度,提高整機調試速度。
上機靜態調試,通過通訊總線,在機器停止情況下,對每一個灌裝閥進行定量灌裝調試,調試出快開閥、量程參數,記錄數據。上機動態調試,動態上機調試是稱重調試的最後一步,必須在前三步調試完成後進行。
2.5灌裝罐內殘留物料的回收
灌裝結束後,灌裝罐內有剩餘的殘留物料,清洗之前進行回收,減少浪費和環境的汙染。在灌裝稱重畫麵,設置物料回收按鈕,選擇該按鈕後,回收槽汽缸動作,灌裝入口不再進瓶,液位控製關閉,進料閥關閉。PLC根據旋轉編碼器的運行位置,判斷灌裝閥的開閉狀態,通過總線傳送給控製器進行開和關灌裝閥。

3PLC進行稱重定量的控製方案
如圖4所示,PLC為控製核心,稱重傳感器通過放大器將信號轉換成4-20mA的標準信號,經過PLC處理,控製灌裝閥的快灌裝和慢灌裝,達到稱重控製灌裝。本方案的主要缺點是PLC處理的數據量比較大,要求PLC運行速度、A/D轉換模塊精度采樣周期高,對於一台設備,需要雙PLC控製,軟件編程工作量大,優點是接線簡單。

碳刷滑環的設計要求及接線方法相對控製器方案比較簡單,如表3所示,碳刷滑環的碳刷引線共6根,其中B1、B2為PLC等的DC24V供電電源,B3為無瓶檢測信號,B4為備用,B5、B6是PLC與人機界麵的RS485通訊連線。

4灌裝機液位控製(灌裝過程)
4.1灌裝機液位控製原理
在灌裝過程中,料缸液位的穩定,可以提高灌裝稱重定量的精度。液位探測器采用電容式直杆連續檢測和限位探頭。含有抗冷凝屏蔽管,對物料粘結補償能力,使探頭在粘結嚴重場合下亦能維持穩定,精確的開關點,無需對其進行清洗或重複標定等優點。
控製器采用模擬量輸入輸出模塊,其原理如圖5所示,物料進料控製采用氣動薄膜閥,通過氣電轉換器A2控製物料的進量。
4.2液位控製要求

在人機界麵上建立液位探測器的參數設置畫麵,設置液位探測器上下限位值,設置值、測量值。模擬量輸入輸出模塊的參數表,PID調節設置參數,電流輸出顯示,采樣次數,輸出頻率等的設置,根據該模塊的技術數據的要求進行編程。
5結束語
稱重式定量灌裝是一個發展方向和趨勢,稱重控製是一個完整複雜的控製係統,對於各種回轉式灌裝機的稱重控製有不同的要求,不是一篇兩篇文章能夠解決的,在具體的實現中,需要解決很多實際出現的問題,本文隻是對控製原理進行了論述,僅供參考。

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