全伺服制瓶機(jī)控制系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、全伺服制瓶機(jī)控制系統(tǒng)全伺服制瓶機(jī)控制系統(tǒng)多軸伺服制瓶機(jī)控制系統(tǒng)，即全伺服制瓶機(jī)控制系統(tǒng)，是國內(nèi)外行列式制瓶機(jī)控制領(lǐng)域的全新產(chǎn)品，是三金公司根據(jù)國內(nèi)外玻璃瓶罐機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)，以最佳性價(jià)比、最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)、最方便的操作維護(hù)和可靠性為目標(biāo)，用單片機(jī)、集成電路等元器件，從電路基礎(chǔ)進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)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(kuò)展，可以控制從單軸到140多個(gè)伺服軸機(jī)構(gòu)的定時(shí)定位定曲線的協(xié)調(diào)同步運(yùn)行。該系統(tǒng)控制的制瓶

2、機(jī)，用伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)取代高能耗的氣動(dòng)機(jī)械機(jī)構(gòu)，用電子凸輪取代機(jī)械凸輪，用電子緩沖取代液壓緩沖，達(dá)到全伺服制瓶機(jī)的低成本、低能耗、易操作、高性能、高效率，使制瓶機(jī)的供料、分料、接料、模子開關(guān)、撲氣、吹氣、翻瓶、取瓶、冷卻、真空、撥瓶等整機(jī)數(shù)百個(gè)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作全部自動(dòng)化完成，實(shí)現(xiàn)低能耗環(huán)保的機(jī)器人制瓶。介紹三金公司研發(fā)的多軸伺服制瓶機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能、特性以及伺服控制在行列式制瓶機(jī)上應(yīng)用所產(chǎn)生的效果。論文關(guān)鍵詞：全伺服制瓶機(jī)；制瓶機(jī)器人；環(huán)保

3、節(jié)能0前言目前國內(nèi)外玻璃瓶罐機(jī)械制造業(yè)生產(chǎn)的行列式制瓶機(jī)主要為氣動(dòng)和機(jī)械凸輪驅(qū)動(dòng)的機(jī)器。制瓶過程是一系列的機(jī)構(gòu)和閥門協(xié)調(diào)動(dòng)作完成的，機(jī)器的動(dòng)作主要是通過機(jī)械閥門或者電磁閥控制氣路的通斷，從而驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和機(jī)械凸輪的運(yùn)行，有些機(jī)構(gòu)要使用液壓緩沖才能穩(wěn)定運(yùn)行，有些機(jī)構(gòu)的機(jī)械凸輪需要鉸鏈油箱進(jìn)行油浴。制瓶機(jī)上的能量轉(zhuǎn)換首先是把電能經(jīng)過空壓機(jī)轉(zhuǎn)換成壓縮空氣的壓縮能，經(jīng)過對(duì)壓縮空氣的凈化處理，通過復(fù)雜的氣管道輸送到制瓶機(jī)上，再由氣來驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)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(yán)重的環(huán)境污染，動(dòng)作穩(wěn)定性差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行機(jī)速低。開發(fā)節(jié)能型伺服機(jī)構(gòu)制瓶機(jī)，是行業(yè)技術(shù)進(jìn)步的需求，更是國家綠色環(huán)保和低碳經(jīng)濟(jì)的要求。隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展和伺服電機(jī)的普及應(yīng)用，國內(nèi)外的玻璃瓶罐機(jī)械行業(yè)相繼研制出伺服鉗瓶、伺服翻轉(zhuǎn)等制瓶機(jī)上的部分伺服機(jī)構(gòu)，取代了老式的氣動(dòng)機(jī)構(gòu)和機(jī)械凸輪。這些伺服電動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的制瓶機(jī)具有運(yùn)行穩(wěn)定、能耗低、噪音小、污染小、機(jī)速高等優(yōu)點(diǎn)，深受用戶歡迎。近幾年

5、來，三金公司研制了全伺服制瓶機(jī)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(jī)、雙軸電子撥瓶器、伺服運(yùn)動(dòng)鉗移器、伺服運(yùn)動(dòng)翻轉(zhuǎn)器的行列式制瓶機(jī)，并大批量推向市場(chǎng)，創(chuàng)新研發(fā)了配置雙軸伺服供料機(jī)、雙軸電子撥瓶器、伺服運(yùn)動(dòng)鉗移器、伺服運(yùn)動(dòng)翻轉(zhuǎn)器、初型模及成型模伺服平行開關(guān)機(jī)構(gòu)、伺服撲氣、伺服正吹氣等的全伺服制瓶機(jī)的一組樣機(jī)。本文簡(jiǎn)介多軸伺服制瓶機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其功能原理。1技術(shù)要求根據(jù)國內(nèi)外玻璃瓶罐行業(yè)的現(xiàn)狀，要

6、使更多的伺服機(jī)構(gòu)應(yīng)用于行列式制瓶機(jī)，簡(jiǎn)單而可靠的多軸伺服控制是關(guān)鍵技術(shù)。綜合分析瓶罐行業(yè)的工藝要求的特殊性和自動(dòng)化行業(yè)多軸運(yùn)動(dòng)控制的現(xiàn)狀，行列式制瓶機(jī)上的伺服控制系統(tǒng)要解決如下一系列問題。11結(jié)構(gòu)復(fù)雜問題多軸運(yùn)動(dòng)控制最直接可選的方案是“PLC主模塊”“若干個(gè)運(yùn)動(dòng)控制模塊”十“數(shù)塊I／0模塊”“通訊模塊”“上位工控機(jī)”。12組行列式制瓶機(jī)的全伺服控制最少需要135個(gè)軸，這就需要龐大的控制結(jié)構(gòu)，需要12～20個(gè)控制柜才能完成。所以設(shè)計(jì)制瓶機(jī)

7、的伺服控制系最佳性價(jià)比。程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)伺服機(jī)構(gòu)的運(yùn)行時(shí)間隨生產(chǎn)線的速度變化而自動(dòng)變化。全方位達(dá)到結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，性價(jià)比更優(yōu)，操作更方便。圖1是多軸伺服制瓶機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖中Pc是上位計(jì)算機(jī)，PN是控制柜，KC是初型側(cè)控制盤，LCPN是成型側(cè)控制盤，TKM1～TKM12是1～12組伺服鉗移器電機(jī)，IVM1～I(xiàn)VM12是1～l2組伺服翻轉(zhuǎn)器電機(jī)，OPBM1～OPBMI2是1～12組伺服初型模平行開關(guān)電機(jī)，0PPM1～0PPM12是1～12

8、組伺服成型模平行開關(guān)電機(jī)，PM1～PMI2和RM1～RM12是雙軸伺服撥瓶器電機(jī)。其它伺服機(jī)構(gòu)的控制結(jié)構(gòu)與此同，由另外一個(gè)控制柜實(shí)現(xiàn)，公用上位計(jì)算機(jī)。22系統(tǒng)的控制原理圖2是多軸伺服制瓶機(jī)控制系統(tǒng)的控制原理示意圖。圖中以其中的一塊運(yùn)動(dòng)控制器板為例，描述了伺服運(yùn)動(dòng)鉗移器、伺服運(yùn)動(dòng)翻轉(zhuǎn)器、雙軸撥瓶器的控制原理。圖中Pc是上位計(jì)算機(jī)，MC是自制的4軸一體運(yùn)動(dòng)控制器板，KC是控制盤，Pl、M1和SVM1是伺服運(yùn)動(dòng)鉗移器的伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)及其

9、所驅(qū)動(dòng)的伺服機(jī)構(gòu)，P2、M2和SVM2是伺服運(yùn)動(dòng)翻轉(zhuǎn)器的伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)及其所驅(qū)動(dòng)的伺服機(jī)構(gòu)，P3、P4、M3、M4和SVM3是雙軸撥瓶器的伺服或步進(jìn)電機(jī)的伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服或步進(jìn)電機(jī)及其所驅(qū)動(dòng)的雙軸撥瓶機(jī)構(gòu)。上位機(jī)Pc把用戶設(shè)定的運(yùn)動(dòng)曲線及其運(yùn)動(dòng)配時(shí)數(shù)據(jù)下載到運(yùn)動(dòng)控制器MC中，運(yùn)動(dòng)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(hào)TB的要求，實(shí)時(shí)向伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)送控制信號(hào)和運(yùn)動(dòng)曲線脈沖信號(hào)(或者是曲線命令數(shù)據(jù))，伺服驅(qū)動(dòng)器Pi根據(jù)輸入

10、命令驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)運(yùn)行，運(yùn)行位置通過電機(jī)軸頭上的編碼器反饋控制，達(dá)到位置的跟蹤定位。伺服電機(jī)帶動(dòng)伺服機(jī)構(gòu)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)每個(gè)伺服機(jī)構(gòu)的點(diǎn)動(dòng)、初始化、單步、間歇同步運(yùn)行，運(yùn)行符合制瓶機(jī)工藝要求的凸輪曲線和運(yùn)動(dòng)軌跡，達(dá)到準(zhǔn)確動(dòng)作，精確定位，協(xié)調(diào)同步。圖3是電子定時(shí)、伺服運(yùn)動(dòng)鉗瓶器和雙軸撥瓶器的制瓶機(jī)成型側(cè)控制盤。相當(dāng)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(gè)開關(guān)按鈕是伺服運(yùn)動(dòng)鉗瓶器的“手動(dòng)／零位／自動(dòng)”控制開關(guān)和JOG按鈕，這

11、3個(gè)開關(guān)按鈕的配合，可以實(shí)現(xiàn)放瓶位置調(diào)整、取瓶位置調(diào)整、自動(dòng)初始化定位、運(yùn)行中行程微調(diào)等功能。其中右數(shù)第8個(gè)按鈕是雙軸撥瓶啟動(dòng)停止按鈕，控制雙軸撥瓶器的啟動(dòng)和停止。圖4是電子定時(shí)、伺服運(yùn)動(dòng)翻轉(zhuǎn)器的制瓶機(jī)初型側(cè)控制盤。相當(dāng)于圖1中和圖2中的KC，其中左邊3個(gè)開關(guān)按鈕是伺服運(yùn)動(dòng)翻轉(zhuǎn)器的“手動(dòng)／零位／自動(dòng)”控制開關(guān)和JOG按鈕，這3個(gè)開關(guān)按鈕的配合，可以實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)和返回位置調(diào)整、自動(dòng)初始化定位、運(yùn)行中行程微調(diào)等功能。23預(yù)期效果多軸伺服制瓶機(jī)智

12、能控制系統(tǒng)有效實(shí)現(xiàn)制瓶機(jī)伺服多軸控制的可擴(kuò)展性、可選配性，適合配置到所有的國產(chǎn)和進(jìn)口制瓶機(jī)上。根據(jù)用戶對(duì)制瓶機(jī)配置伺服軸多少的要求，可以控制1～140個(gè)伺服軸，直到全伺服制瓶機(jī)——“制瓶機(jī)器人”的控制，達(dá)到大型12組制瓶機(jī)的全部機(jī)構(gòu)伺服化控制。現(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(jī)、伺服運(yùn)動(dòng)鉗移器、伺服運(yùn)動(dòng)翻轉(zhuǎn)器、伺服雙軸撥瓶器、雙軸伺服初型模開關(guān)、雙軸伺服成型模開關(guān)、伺服撲氣頭、伺服吹氣頭、伺服芯子等達(dá)到每組制瓶機(jī)十