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永宏PLC在全自动均质机上的应用

发布者:慧控  时间:2017-7-3 17:29:37

行业介绍


      全自动均质机主要是应用在生物行业,所以能使用该设备的行业相对单一,该设备主要是里用2轴电机进行定位,定位完成之后利用高速电机对试管中的液体进行分散。


图1-1全自动均质机


系统设计方案


1、方案背景


        全自动均质机目前市场上使用的控制系统方案为PLC+HMI;其中PLC使用最多的品牌是三菱、信捷和台达;HMI使用最多的品牌是威纶通和台达。由于永宏经济型PLC和HMI的性能相对于其他品牌较高,所以永宏经济型PLC和HMI在全自动均质机中的应用前景很好。全自动均质机系统方案如表2-1。


系统方案

控制器

操作界面

方案1

台达PLC

台达触摸屏

方案2

步科PLC

步科HMI

方案3

信捷PLC

信捷HMI

方案4

三菱PLC

威伦HMI

方案5

永宏PLC

永宏HMI

表2-1 全自动均质机系统方案


2、客户需求


       根据客户要求,全自动均质机是利用3个伺服电机对机头跟转盘进行定位,定位完成之后,启动机头的高速电机,然后把高速转动的机头深入试管中,对试管中的液体进行高速的分散,分散完成之后,然后在利用3个伺服电机,把机头运动到清洗位置跟有机位置对机头的刀具进行清洗,清洗完成后再自动分散一下个试管,在触摸屏方面客户需要能在触摸屏上进行配方数据的保存,能进行设备的控制,能监控设备的运行情况


要求1

能在触摸屏上保存跟读取配方

要求2

设备客户对不同的试管进行自动的分散加工

要求3

高速电机的转速要达到24000转/分

要求4

要能在触摸屏上进行设备的操作控制

要求5

设备一上电,会自动进行复位    

表2-2 全自动均质机具体功能要求


3、解决方案

        全自动均质机主要是利用3个伺服电机控制刀头跟转盘的位置,达到加工的位置后,利用高速电机对试管中的液体进行分散。根据动作及工艺要求,该方案主要包括系统硬件设计和系统软件设计;其中系统硬件设计包括硬件(产品)配置、机械结构和电气控制等三部分,系统软件设计包括流程控制、I/O配置和程序设计等三部分;全自动均质机设计参数如表2-3;全自动均质机实物图如图2-1。


设计参数

实物效果图

控制系统

永宏PLC

   

操作界面

永宏HMI

工作效率

2000r/min

工作气压

0.4pa-0.6MPa

工作电源

220VAC 50Hz 220W

工作环境

温度5-300℃

湿度20-90%

表2-3 全自动均质机设计参数       图2-1 全自动均质机实物效果图


基于上述各项技术指标,全自均质机系统方案架构如图2-2;

本方案控制系统采用永宏经济型FBS系列PLC控制器,主要控制整体设备的动作流程;各个手动动作操作,以及伺服电机的送料控制。上位机采用永宏经济型HU系列HMI操作界面,提供自动操作、手动调试和参数设置等界面,用户可根据自身需求进行各项操作和参数设置。



图2-2全自动均制系统方案架构


系统硬件配置


1、硬件配置


       全自动均质机的系统硬件由永宏FBS-32MT PLC控制器、永宏HU070S HMI触摸屏 永宏FID-E10变频器及其外围输入输出线路(包括按钮、指示灯和蜂鸣器等)组成。全自动均质机系统硬件清单如表3-1;全自动均质机系统硬件配置如图3-1。


硬件明细表

硬件配置图

永宏PLC主机

1台

永宏触摸屏

1台

  雷塞步进

2台

伺服电机

1套

永宏变频器

1台

电气部件

若干

机械部件

若干

表3-1 全自动均质机硬件明细表      图3-1 全自动均质机硬件配置图


2、机械结构


        全自动均质机的机械结构主要由3部分组成:转盘机构、2轴手臂结构、刀具头结构。全自动均质机整体结构解析如图3-2。

图3-2 全自动均质机整体结构解析图


3、电气结构


        全自动均质机的电气控制采用永宏PLC作为设备核心控制单元,实现对2台步进电机1台伺服电机的定位控值,然后利用变频器控制高速电机对试管中的液体进行分散,对刀头的清洗。全自动均质机PLC接线原理如图3-3,PLC电气控制柜接线如3-4。


图3-3 全自动均质机电气控制原理图


图3-4 全自动均质机PLC电气控制柜接线图


系统软件设计


1、工艺流程

全自动均质机的工艺流程主要包括三部分:刀头跟转盘的定位,对液体进行分散,对刀头进行清洗和有机,这3个部分的动作为一个动作周期;可以根据触摸屏上设置的加工的件数,以及伺服的运转速度,来协调完成设备的整体动作。


工艺流程如图4- 1。



图4-1 全自动均质机工艺流程图


图4-2 全自动均质机控制流程图


3、IO点配置


        根据全自动磨镜片机工艺流程和控制流程要求,进行了永宏PLC程序I/O点配置;永宏PLC输入点配置如表4-1,输出点配置表如表4-2。


PLC输入点配置

编号

批注

编号

批注

X0

   转圈伺服原点

X4

  前后伺服原点

X1

送片前限

X5

前后后极限

X2

送片后限

X6

左右后极限

X3

摆动气缸前限

X7

左右伺服原点

表4-1 PLC输入点配置表


PLC输出点配置

编号

批注

编号

批注

Y0

转盘电机脉冲

Y4

左右伺服脉冲

Y1

  转盘电机方向

Y5

左右伺服方向

Y2

下下伺服脉冲

Y6

冷却泵

Y3

下下伺服方向

Y7

蠕动泵

表4-2PLC输出点配置表


4、PLC功能指令应用


        永宏PLC脉冲输出控制有专门的命令设置指令(FUN140),永宏FUN140指令的命令设置方式同样是采用表格的形式进行命令编辑;使用永宏脉冲输出指令可以很好的实现对XYZ轴的单轴高速定位控制。永宏PLC脉冲输出控制程序如图4-1。

图4-4 脉冲输出控制程序


      永宏PLC141伺服命令表格和140指令的搭配应用,让伺服的启动和停止的速度更加的顺滑。通过里面可设定的加减速时间,也让伺服启动的更加快速。提高了整个设备的加工速度。通过外部调整加减速时间,也让我们在加工不同产品时,能够以不同的加减速效果来实现纸杯上下。永宏PLC141表格设置如图4-2。

图4-2 伺服参数表格


5、HMI画面应用


      触摸屏主要分为自动页面和手动页面,还有参数设置画面。该设备针对的用户比较广泛,所以该触摸屏制作的比较简单,更加容易上手。主页面如图4-9,参数界面如图4-10。



图4-9 参数设置




图4-10 HMI工作界面


实施结果


       该方案利用FBS系列plc控制2台步进电机跟台伺服电机,然后利用拓展模块,通过485跟变频器进行通讯,控制变频器的启动停止,变频器的运动频率,客户可以在触摸屏上对设备运行的参数进行设置,并且可以对设置的参数进行配方的保存跟读取,方便客户的操作,可以直接对参数进行调用,该套方案很好的得到了客户的认可。



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