基于三菱PLC 的塑瓶車(chē)間吹瓶機(jī)設(shè)計(jì)

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1、基于三菱PLC 的塑瓶車(chē)間吹瓶機(jī)設(shè)計(jì) 　　摘 要：本文主要論述以三菱公司所產(chǎn)FX-2N 系列PLC 為控制核心，結(jié)合各種光電及位置感應(yīng)式傳感器等元器件，結(jié)合FX-2N 系列PLC 簡(jiǎn)單易于操作人員操作，且價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，論證并設(shè)計(jì)了此型輸液用塑瓶吹瓶機(jī)。同時(shí)也介紹了FX-2N 系列PLC 在吹瓶機(jī)交流伺服系統(tǒng)及位置控制中的應(yīng)用。首先根據(jù)工藝要求配置了吹瓶機(jī)及其交流伺服電機(jī)控制的硬件系統(tǒng)；然后按吹瓶機(jī)控制動(dòng)作要求，以位置控制方式為例重點(diǎn)闡述了吹瓶機(jī)交流伺服控制的程序設(shè)計(jì)。通過(guò)軟硬件的合理設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了吹瓶機(jī)的快速高精度跟蹤控制。 　　關(guān)鍵詞：梯形

2、圖；機(jī)械手；指令語(yǔ)句；吹塑原理 引言在工業(yè)生產(chǎn)和其他領(lǐng)域內(nèi)，由于工作的需要，人們經(jīng)常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，甚至于危及生命。自從可編程控制器和機(jī)械手問(wèn)世以來(lái)，相應(yīng)的各種難題迎刃而解。可編程序控制器(PLC)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的通用自動(dòng)控制裝置,國(guó)際電工委員會(huì)的定義是："可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng),專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)[1]。它采用可編程序的存儲(chǔ)器,用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算數(shù)運(yùn)算等操作的指令,并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出。PLC 具有穩(wěn)定可靠、價(jià)格便宜、功能齊全、應(yīng)用靈活方便、操作維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)[2]

3、。廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，隨著PLC 價(jià)格的不斷下降，相對(duì)于其他控制器件，其本身具有的穩(wěn)定性高、功能齊全、應(yīng)用靈活、適用面廣等優(yōu)點(diǎn)就更為凸顯，特別是應(yīng)用在現(xiàn)代化工業(yè)化大生產(chǎn)中所帶來(lái)的高效率，高效益，高收益，其優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)更是明顯。 　　出現(xiàn)后便受到普遍重視，其應(yīng)用發(fā)展也十分迅速。原因在于與現(xiàn)有的各種工業(yè)自動(dòng)化控制方式相比，它有一系列受用戶(hù)歡迎的特點(diǎn)，主要是：可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、配套齊全、功能完善、適用性強(qiáng)、易學(xué)易用、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)量小、維護(hù)方便等[1.2]。 　　所設(shè)計(jì)的吹瓶機(jī)的工作原理及大體流程吹瓶機(jī)的設(shè)計(jì)原理吹塑機(jī)英語(yǔ)全稱(chēng)BLOW MOULDING MACHINE，簡(jiǎn)稱(chēng)BMM 。其基本工作

4、原理為：向軟化的熱塑性的型坯中充氣，使其緊貼到封閉模具的冷卻表面，被吹脹的型坯凝固，形成中空塑料制品[4]。機(jī)器主要由機(jī)架、鏈條驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、上胚機(jī)、理胚機(jī)、進(jìn)胚機(jī)械手、加熱燈箱、吹瓶機(jī)構(gòu)及出瓶機(jī)械手組成。機(jī)器運(yùn)行由PLC 來(lái)控制。除鏈條由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)外，吹瓶機(jī)各控制動(dòng)作主要由氣缸來(lái)完成。根據(jù)工藝要求，機(jī)器運(yùn)行先開(kāi)啟伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈條進(jìn)位，從上胚到最后出瓶一個(gè)制造周期的全過(guò)程的動(dòng)作分為上胚、理胚、胚道、加熱、吹制及出瓶個(gè)階段。正常的生產(chǎn)是重復(fù)執(zhí)行這7 個(gè)階段的過(guò)程。伺服系統(tǒng)控制是吹瓶機(jī)控制的關(guān)鍵。本文以?xún)汕粰C(jī)（吹制模具為兩腔模具）為例介紹交流伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 　　控制要求吹瓶機(jī)的控制要求設(shè)計(jì)為自動(dòng)

5、運(yùn)轉(zhuǎn)方式。但要求關(guān)機(jī)時(shí)可手動(dòng)閉合模具；開(kāi)機(jī)前要手動(dòng)打開(kāi)模具，運(yùn)轉(zhuǎn)初始化后自動(dòng)進(jìn)行。按下總啟動(dòng)按鈕打開(kāi)總氣閥供給氣缸操作空氣，在滿(mǎn)足下列聯(lián)鎖安 全條件并且伺服系統(tǒng)處于原點(diǎn)時(shí)按下伺服出瓶啟動(dòng)按鈕，伺服、冷卻風(fēng)機(jī)胚旋轉(zhuǎn)電機(jī)同時(shí)啟動(dòng)。 　　基于三菱PLC 的塑瓶車(chē)間吹瓶機(jī)的硬件選型主控元件選型在此設(shè)計(jì)中，由于機(jī)器總控制點(diǎn)數(shù)（I/O 點(diǎn)數(shù)）在80 左右，所以根據(jù)成本及需求的因素，選擇小型PLC 較為合適。而在小型PLC 中，三菱公司出品的FX2N 系列比較成熟，性?xún)r(jià)比也較好，而且操作較為簡(jiǎn)便。在三菱FX2 系列PLC 當(dāng)中，點(diǎn)數(shù)在80 左右的當(dāng)屬型，其總共有80 個(gè)I/O 端口，已滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需求，無(wú)需設(shè)

6、計(jì)擴(kuò)展模塊[3]。這樣既節(jié)省了成本，也降低了操作難度。故此設(shè)計(jì)選用三菱公司FX2-80MR 型PLC。 　　機(jī)器伺服電機(jī)的選型（1）公轉(zhuǎn)伺服電機(jī)的選擇： 　　鑒于公轉(zhuǎn)伺服電機(jī)要求電機(jī)有較大的轉(zhuǎn)矩，所以功率要求較大，且轉(zhuǎn)速不需要太高[5]。 　　為了更好地實(shí)現(xiàn)機(jī)器主軸所要求的力矩轉(zhuǎn)速特性，此設(shè)計(jì)將采用富田電機(jī)公司的型變頻主軸電機(jī)。其性能參數(shù)為：基準(zhǔn)頻率：50HZ；基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速： 　　；連續(xù)額定功率：7.5kw 連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩：50nm。 　?。?）合模伺服電機(jī)的選擇： 　　合模伺服電機(jī)要求與公轉(zhuǎn)伺服電機(jī)很相似，也要有較大的轉(zhuǎn)矩，但功率不需很大，要求轉(zhuǎn)速基本與公轉(zhuǎn)電機(jī)大致相當(dāng)[5]， 故電機(jī)

7、亦選擇富田電機(jī)VFNX 系列， 型號(hào)為。其性能參數(shù)為：基準(zhǔn)頻率：50HZ；基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速：1500r/min；連續(xù)額定功率：2.2kw 連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩：15nm。 　　（3）手指?jìng)?cè)移動(dòng)作伺服電機(jī)： 　　轉(zhuǎn)速要求為，手指能在0.5S 內(nèi)運(yùn)行2M，即運(yùn)行速度為4M/S。電機(jī)轉(zhuǎn)軸的直徑為10mm，加裝直徑20mm 的轉(zhuǎn)軸套，據(jù)此可計(jì)算出電機(jī)的轉(zhuǎn)速如下：N=4m/s*60/3.14*0.02m≈根據(jù)這些要求，可選富田電機(jī)VFNX80L2-50-1.5-4 型號(hào)，其性能參數(shù)為：基準(zhǔn)頻率：50HZ；基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速：4000r/min；連續(xù)額定功率：1.5kw 連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩：16.2nm。 　　加熱道燈

8、管的選型根據(jù)設(shè)計(jì)要求，將選用廣州市新得銳豐光電科技有限公司生產(chǎn)的PHILIPS 13168Z/98 型吹瓶機(jī)專(zhuān)用燈管。性能參數(shù)為：額定功率：2000W；額定電壓：230V。 　　其它各控制傳感器件的選型根據(jù)設(shè)計(jì)具體需求，將選用傳感器件型號(hào)基于三菱PLC 的塑瓶車(chē)間吹瓶機(jī)的程序設(shè)計(jì)儲(chǔ)胚上胚機(jī)構(gòu)動(dòng)作要求及程序設(shè)計(jì)上胚電機(jī)驅(qū)動(dòng)上胚傳送帶，將瓶胚送至儲(chǔ)胚道，并將儲(chǔ)胚道蓄滿(mǎn)。同時(shí)上胚器公轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)由機(jī)器公轉(zhuǎn)伺服電機(jī)鏈條及齒輪傳動(dòng)，與加熱段公轉(zhuǎn)夾具同步。要求當(dāng)儲(chǔ)胚道蓄至規(guī)定數(shù)量瓶胚時(shí)上胚電機(jī)停轉(zhuǎn)。由反射板光電傳感器延時(shí)5s 控制，此光電置于儲(chǔ)胚道中上部(無(wú)瓶胚遮擋時(shí)光電開(kāi)關(guān)打開(kāi))。上胚器上胚由控制開(kāi)關(guān)。當(dāng)燈管溫度達(dá)到要求溫度后開(kāi)始上胚，開(kāi)關(guān)為一電磁繼電器，置于上胚器上部，儲(chǔ)胚道下端，開(kāi)關(guān)由人工手動(dòng)控制（手動(dòng)打開(kāi)時(shí)間大體為燈箱燈管打開(kāi)1 分鐘后即可）。 　　令 I/O 端口地址安排如下： 　?。簷C(jī)器總啟動(dòng)開(kāi)關(guān) Y0：公轉(zhuǎn)伺服電機(jī)：上胚反射板光電開(kāi)關(guān) Y1：上胚電機(jī)驅(qū)動(dòng)：上胚器上胚控制開(kāi)關(guān) Y2：上胚控制器此段 PLC 控制梯形如圖4-1： 　　公轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及加熱燈箱組設(shè)計(jì)要求公轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)夾具，