全伺服制瓶機控制系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、全伺服制瓶機控制系統(tǒng)全伺服制瓶機控制系統(tǒng)多軸伺服制瓶機控制系統(tǒng)，即全伺服制瓶機控制系統(tǒng)，是國內外行列式制瓶機控制領域的全新產品，是三金公司根據(jù)國內外玻璃瓶罐機械的發(fā)展趨勢，以最佳性價比、最簡單的結構、最方便的操作維護和可靠性為目標，用單片機、集成電路等元器件，從電路基礎進行硬件設計和程序編制的百軸伺服控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的軸數(shù)、曲線、功能可選擇和可靈活擴展，可以控制從單軸到140多個伺服軸機構的定時定位定曲線的協(xié)調同步運行。該系統(tǒng)控制的制瓶

2、機，用伺服驅動機構取代高能耗的氣動機械機構，用電子凸輪取代機械凸輪，用電子緩沖取代液壓緩沖，達到全伺服制瓶機的低成本、低能耗、易操作、高性能、高效率，使制瓶機的供料、分料、接料、模子開關、撲氣、吹氣、翻瓶、取瓶、冷卻、真空、撥瓶等整機數(shù)百個運動和動作全部自動化完成，實現(xiàn)低能耗環(huán)保的機器人制瓶。介紹三金公司研發(fā)的多軸伺服制瓶機控制系統(tǒng)的結構、功能、特性以及伺服控制在行列式制瓶機上應用所產生的效果。論文關鍵詞：全伺服制瓶機；制瓶機器人；環(huán)保

3、節(jié)能0前言目前國內外玻璃瓶罐機械制造業(yè)生產的行列式制瓶機主要為氣動和機械凸輪驅動的機器。制瓶過程是一系列的機構和閥門協(xié)調動作完成的，機器的動作主要是通過機械閥門或者電磁閥控制氣路的通斷，從而驅動機構和機械凸輪的運行，有些機構要使用液壓緩沖才能穩(wěn)定運行，有些機構的機械凸輪需要鉸鏈油箱進行油浴。制瓶機上的能量轉換首先是把電能經(jīng)過空壓機轉換成壓縮空氣的壓縮能，經(jīng)過對壓縮空氣的凈化處理，通過復雜的氣管道輸送到制瓶機上，再由氣來驅動機構的動作。這

4、種控制方式能源利用率太低，能耗高，噪音大，造成了嚴重的環(huán)境污染，動作穩(wěn)定性差，結構復雜，運行機速低。開發(fā)節(jié)能型伺服機構制瓶機，是行業(yè)技術進步的需求，更是國家綠色環(huán)保和低碳經(jīng)濟的要求。隨著電子信息技術的飛速發(fā)展和伺服電機的普及應用，國內外的玻璃瓶罐機械行業(yè)相繼研制出伺服鉗瓶、伺服翻轉等制瓶機上的部分伺服機構，取代了老式的氣動機構和機械凸輪。這些伺服電動機構驅動的制瓶機具有運行穩(wěn)定、能耗低、噪音小、污染小、機速高等優(yōu)點，深受用戶歡迎。近幾年

5、來，三金公司研制了全伺服制瓶機控制系統(tǒng)，研制了基于該系統(tǒng)控制的單軸撥瓶器、單軸伺服分料器、雙軸伺服供料機、雙軸電子撥瓶器、伺服運動鉗移器、伺服運動翻轉器的行列式制瓶機，并大批量推向市場，創(chuàng)新研發(fā)了配置雙軸伺服供料機、雙軸電子撥瓶器、伺服運動鉗移器、伺服運動翻轉器、初型模及成型模伺服平行開關機構、伺服撲氣、伺服正吹氣等的全伺服制瓶機的一組樣機。本文簡介多軸伺服制瓶機控制系統(tǒng)的結構特點及其功能原理。1技術要求根據(jù)國內外玻璃瓶罐行業(yè)的現(xiàn)狀，要

6、使更多的伺服機構應用于行列式制瓶機，簡單而可靠的多軸伺服控制是關鍵技術。綜合分析瓶罐行業(yè)的工藝要求的特殊性和自動化行業(yè)多軸運動控制的現(xiàn)狀，行列式制瓶機上的伺服控制系統(tǒng)要解決如下一系列問題。11結構復雜問題多軸運動控制最直接可選的方案是“PLC主模塊”“若干個運動控制模塊”十“數(shù)塊I／0模塊”“通訊模塊”“上位工控機”。12組行列式制瓶機的全伺服控制最少需要135個軸，這就需要龐大的控制結構，需要12～20個控制柜才能完成。所以設計制瓶機

7、的伺服控制系最佳性價比。程序設計實現(xiàn)伺服機構的運行時間隨生產線的速度變化而自動變化。全方位達到結構更簡單，性價比更優(yōu)，操作更方便。圖1是多軸伺服制瓶機控制系統(tǒng)結構示意圖。圖中Pc是上位計算機，PN是控制柜，KC是初型側控制盤，LCPN是成型側控制盤，TKM1～TKM12是1～12組伺服鉗移器電機，IVM1～IVM12是1～l2組伺服翻轉器電機，OPBM1～OPBMI2是1～12組伺服初型模平行開關電機，0PPM1～0PPM12是1～12

8、組伺服成型模平行開關電機，PM1～PMI2和RM1～RM12是雙軸伺服撥瓶器電機。其它伺服機構的控制結構與此同，由另外一個控制柜實現(xiàn)，公用上位計算機。22系統(tǒng)的控制原理圖2是多軸伺服制瓶機控制系統(tǒng)的控制原理示意圖。圖中以其中的一塊運動控制器板為例，描述了伺服運動鉗移器、伺服運動翻轉器、雙軸撥瓶器的控制原理。圖中Pc是上位計算機，MC是自制的4軸一體運動控制器板，KC是控制盤，Pl、M1和SVM1是伺服運動鉗移器的伺服驅動器、伺服電機及其

9、所驅動的伺服機構，P2、M2和SVM2是伺服運動翻轉器的伺服驅動器、伺服電機及其所驅動的伺服機構，P3、P4、M3、M4和SVM3是雙軸撥瓶器的伺服或步進電機的伺服驅動器、伺服或步進電機及其所驅動的雙軸撥瓶機構。上位機Pc把用戶設定的運動曲線及其運動配時數(shù)據(jù)下載到運動控制器MC中，運動控制器MC根據(jù)控制盤Kc上的用戶命令和系統(tǒng)同步信號TB的要求，實時向伺服驅動器發(fā)送控制信號和運動曲線脈沖信號(或者是曲線命令數(shù)據(jù))，伺服驅動器Pi根據(jù)輸入

10、命令驅動伺服電機運行，運行位置通過電機軸頭上的編碼器反饋控制，達到位置的跟蹤定位。伺服電機帶動伺服機構運行，實現(xiàn)每個伺服機構的點動、初始化、單步、間歇同步運行，運行符合制瓶機工藝要求的凸輪曲線和運動軌跡，達到準確動作，精確定位，協(xié)調同步。圖3是電子定時、伺服運動鉗瓶器和雙軸撥瓶器的制瓶機成型側控制盤。相當于圖1中的LCPN或者是圖2中的KC，其中的右數(shù)第5、6、7三個開關按鈕是伺服運動鉗瓶器的“手動／零位／自動”控制開關和JOG按鈕，這

11、3個開關按鈕的配合，可以實現(xiàn)放瓶位置調整、取瓶位置調整、自動初始化定位、運行中行程微調等功能。其中右數(shù)第8個按鈕是雙軸撥瓶啟動停止按鈕，控制雙軸撥瓶器的啟動和停止。圖4是電子定時、伺服運動翻轉器的制瓶機初型側控制盤。相當于圖1中和圖2中的KC，其中左邊3個開關按鈕是伺服運動翻轉器的“手動／零位／自動”控制開關和JOG按鈕，這3個開關按鈕的配合，可以實現(xiàn)翻轉和返回位置調整、自動初始化定位、運行中行程微調等功能。23預期效果多軸伺服制瓶機智

12、能控制系統(tǒng)有效實現(xiàn)制瓶機伺服多軸控制的可擴展性、可選配性，適合配置到所有的國產和進口制瓶機上。根據(jù)用戶對制瓶機配置伺服軸多少的要求，可以控制1～140個伺服軸，直到全伺服制瓶機——“制瓶機器人”的控制，達到大型12組制瓶機的全部機構伺服化控制?，F(xiàn)在用該系統(tǒng)在單軸撥瓶器、單軸伺服分料器、雙軸伺服供料機、伺服運動鉗移器、伺服運動翻轉器、伺服雙軸撥瓶器、雙軸伺服初型模開關、雙軸伺服成型模開關、伺服撲氣頭、伺服吹氣頭、伺服芯子等達到每組制瓶機十