基于三菱PLC 的塑瓶車間吹瓶機設計

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1、基于三菱PLC 的塑瓶車間吹瓶機設計 　　摘 要：本文主要論述以三菱公司所產FX-2N 系列PLC 為控制核心，結合各種光電及位置感應式傳感器等元器件，結合FX-2N 系列PLC 簡單易于操作人員操作，且價格低廉等優(yōu)點，論證并設計了此型輸液用塑瓶吹瓶機。同時也介紹了FX-2N 系列PLC 在吹瓶機交流伺服系統(tǒng)及位置控制中的應用。首先根據工藝要求配置了吹瓶機及其交流伺服電機控制的硬件系統(tǒng)；然后按吹瓶機控制動作要求，以位置控制方式為例重點闡述了吹瓶機交流伺服控制的程序設計。通過軟硬件的合理設計實現(xiàn)了吹瓶機的快速高精度跟蹤控制。 　　關鍵詞：梯形

2、圖；機械手；指令語句；吹塑原理 引言在工業(yè)生產和其他領域內，由于工作的需要，人們經常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動強度，甚至于危及生命。自從可編程控制器和機械手問世以來，相應的各種難題迎刃而解?？删幊绦蚩刂破?PLC)是以計算機技術為核心的通用自動控制裝置,國際電工委員會的定義是："可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計[1]。它采用可編程序的存儲器,用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算數(shù)運算等操作的指令,并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出。PLC 具有穩(wěn)定可靠、價格便宜、功能齊全、應用靈活方便、操作維護方便的優(yōu)點[2]

3、。廣泛應用于工業(yè)控制領域，隨著PLC 價格的不斷下降，相對于其他控制器件，其本身具有的穩(wěn)定性高、功能齊全、應用靈活、適用面廣等優(yōu)點就更為凸顯，特別是應用在現(xiàn)代化工業(yè)化大生產中所帶來的高效率，高效益，高收益，其優(yōu)點表現(xiàn)更是明顯。 　　出現(xiàn)后便受到普遍重視，其應用發(fā)展也十分迅速。原因在于與現(xiàn)有的各種工業(yè)自動化控制方式相比，它有一系列受用戶歡迎的特點，主要是：可靠性高、抗干擾能力強、配套齊全、功能完善、適用性強、易學易用、系統(tǒng)的設計量小、維護方便等[1.2]。 　　所設計的吹瓶機的工作原理及大體流程吹瓶機的設計原理吹塑機英語全稱BLOW MOULDING MACHINE，簡稱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]。機器主要由機架、鏈條驅動機構、上胚機、理胚機、進胚機械手、加熱燈箱、吹瓶機構及出瓶機械手組成。機器運行由PLC 來控制。除鏈條由伺服電機驅動外，吹瓶機各控制動作主要由氣缸來完成。根據工藝要求，機器運行先開啟伺服電機驅動鏈條進位，從上胚到最后出瓶一個制造周期的全過程的動作分為上胚、理胚、胚道、加熱、吹制及出瓶個階段。正常的生產是重復執(zhí)行這7 個階段的過程。伺服系統(tǒng)控制是吹瓶機控制的關鍵。本文以兩腔機（吹制模具為兩腔模具）為例介紹交流伺服系統(tǒng)的設計。 　　控制要求吹瓶機的控制要求設計為自動

5、運轉方式。但要求關機時可手動閉合模具；開機前要手動打開模具，運轉初始化后自動進行。按下總啟動按鈕打開總氣閥供給氣缸操作空氣，在滿足下列聯(lián)鎖安 全條件并且伺服系統(tǒng)處于原點時按下伺服出瓶啟動按鈕，伺服、冷卻風機胚旋轉電機同時啟動。 　　基于三菱PLC 的塑瓶車間吹瓶機的硬件選型主控元件選型在此設計中，由于機器總控制點數(shù)（I/O 點數(shù)）在80 左右，所以根據成本及需求的因素，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，性價比也較好，而且操作較為簡便。在三菱FX2 系列PLC 當中，點數(shù)在80 左右的當屬型，其總共有80 個I/O 端口，已滿足設計需求，無需設

6、計擴展模塊[3]。這樣既節(jié)省了成本，也降低了操作難度。故此設計選用三菱公司FX2-80MR 型PLC。 　　機器伺服電機的選型（1）公轉伺服電機的選擇： 　　鑒于公轉伺服電機要求電機有較大的轉矩，所以功率要求較大，且轉速不需要太高[5]。 　　為了更好地實現(xiàn)機器主軸所要求的力矩轉速特性，此設計將采用富田電機公司的型變頻主軸電機。其性能參數(shù)為：基準頻率：50HZ；基準轉速： 　?。贿B續(xù)額定功率：7.5kw 連續(xù)額定轉矩：50nm。 　?。?）合模伺服電機的選擇： 　　合模伺服電機要求與公轉伺服電機很相似，也要有較大的轉矩，但功率不需很大，要求轉速基本與公轉電機大致相當[5]， 故電機

7、亦選擇富田電機VFNX 系列， 型號為。其性能參數(shù)為：基準頻率：50HZ；基準轉速：1500r/min；連續(xù)額定功率：2.2kw 連續(xù)額定轉矩：15nm。 　　（3）手指側移動作伺服電機： 　　轉速要求為，手指能在0.5S 內運行2M，即運行速度為4M/S。電機轉軸的直徑為10mm，加裝直徑20mm 的轉軸套，據此可計算出電機的轉速如下：N=4m/s*60/3.14*0.02m≈根據這些要求，可選富田電機VFNX80L2-50-1.5-4 型號，其性能參數(shù)為：基準頻率：50HZ；基準轉速：4000r/min；連續(xù)額定功率：1.5kw 連續(xù)額定轉矩：16.2nm。 　　加熱道燈

8、管的選型根據設計要求，將選用廣州市新得銳豐光電科技有限公司生產的PHILIPS 13168Z/98 型吹瓶機專用燈管。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設計具體需求，將選用傳感器件型號基于三菱PLC 的塑瓶車間吹瓶機的程序設計儲胚上胚機構動作要求及程序設計上胚電機驅動上胚傳送帶，將瓶胚送至儲胚道，并將儲胚道蓄滿。同時上胚器公轉，公轉由機器公轉伺服電機鏈條及齒輪傳動，與加熱段公轉夾具同步。要求當儲胚道蓄至規(guī)定數(shù)量瓶胚時上胚電機停轉。由反射板光電傳感器延時5s 控制，此光電置于儲胚道中上部(無瓶胚遮擋時光電開關打開)。上胚器上胚由控制開關。當燈管溫度達到要求溫度后開始上胚，開關為一電磁繼電器，置于上胚器上部，儲胚道下端，開關由人工手動控制（手動打開時間大體為燈箱燈管打開1 分鐘后即可）。 　　令 I/O 端口地址安排如下： 　?。簷C器總啟動開關 Y0：公轉伺服電機：上胚反射板光電開關 Y1：上胚電機驅動：上胚器上胚控制開關 Y2：上胚控制器此段 PLC 控制梯形如圖4-1： 　　公轉機構及加熱燈箱組設計要求公轉機構夾具，