基于包衣机生产中出料均匀性的控制系统设计

2013-05-07关向东陈友安

机械工程与自动化 2013年1期

关键词：道工序梯形图减速机

关向东，陈友安

（黑龙江迪尔制药机械有限责任公司，黑龙江佳木斯 154007）

1 问题的提出

包衣机组是中药生产中用于抛光、打蜡、上光的主要设备，可实现自动供料、自动翻转出料、抛光旋转等连续工序生产［1，2］。其工作原理如图1所示。

图1 包衣机组生产工艺示意图

提升来的丸剂物料通过1号输送带的左、右转分别落到1号、2号抛光罐。抛光罐由旋转减速机带动旋转，物料在里面完成抛光、包糖衣、打蜡等工艺后，由翻转减速机带动向下翻转，将物料倒在2号输送带上输送给下道工序。

传统工艺中的抛光罐由0.37 k W减速机带动匀速向下翻转，会造成每个罐内近30 kg物料以先少后多的状态落在2号输送带上，这种出料的不均匀性会给下道工序带来很大麻烦。

2 改造方案的提出及系统构成

现提出一种改造方案，由变频器驱动减速机，在翻转过程中随着不同时间段变频器频率逐渐递减，从而实现物料在2号输送带上的均匀性。控制系统主要由DELTA品牌EH系列PLC主机DVP32EH00R2作为控制主体，与两个变频器VFD007E43A进行RS485通讯，传递频率等数据，控制系统组成框图如2所示。

图2 控制系统组成框图

3 软件设计

本系统的软件主要包括人机界面程序、PLC逻辑控制程序以及PLC与变频器之间的RS485通讯程序。本文只对通讯程序及其中的递减频率数据的部分做阐述，同时给出必要的变频器参数设定。

3.1 PLC主机通讯控制程序设计

在DELTA编程软件 WPLsoft 2.10中，根据设备工艺要求的动作逻辑，完成程序的编制。根据该流程图，PLC向变频器发送数据，进行读取和设置。基本频率给定梯形图见图3，通讯格式的确定梯形图见图4。

3.2 递减频率数据来源控制程序

通过上位人机对话元件（如触摸屏等）将多次试验得出的数据写入PLC的内部寄存器，待生产工艺进行到翻转出料过程时，翻转机构检测到位置接近传感器后开始启动，直到检测到翻转结束位置传感器后停止。经试验我们将这一过程划分为5个时间段，每段4 s～5 s，随着时间的进行，5组寄存器内部从大到小的频率数据分别为50 Hz、45 Hz、40 Hz、35 Hz、30 Hz，通过RS485通讯，由PLC传递到变频器，实现了抛光罐由快逐渐变慢的翻转过程，而物料的下落量始终保持均匀。不同时段的频率选择梯形图见图5，频率递减幅度控制梯形图见图6。

图3 基本频率给定梯形图

图4 通讯格式的确定梯形图

图5 不同时段的频率选择梯形图

3.3 变频器的必要参数设定

控制系统中PLC主机通过RS485总线与两台变频器连在一起，DELTA品牌自动化产品的特点是任何一种单机元器件上都配置有符合MOD－BUS通讯协议的DS485总线装置，同时，该方案省去了PLC系统中的模拟量模块，在性价比方面有着极大的优越性。为达到控制方案效果的目的，应对变频器的通讯参数进行设定，变频器的主要参数设定如图7所示。

图6 频率递减幅度控制梯形图

图7 变频器的参数设定

图7中，02.00参数为频率来源，设定3表示频率由RS485通讯传递；02.01参数为运行指令来源，设定1表示变频器的运行指令来自外部信号；09.00参数为通讯站号，可根据不同的控制系统结构和变频器数量分别设定，本方案中1号罐翻转变频器设为1，2号罐翻转变频器设为2；09.01参数为传输速度设定，3表示38 400位元／秒；09.04参数为通讯格式设定，1表示7，E，1。