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丹佛斯同步卡在灌装封口组合机的位置同步应用


一、 概述
  灌装封口组合机使用传统的机械同步控制,其精度和可调性比较差,设备往往使用了多年之后就会出现机械误差问题,调整和维修起来比较耗时费神;而伺服系统复杂且成本较高,只限于小功率使用,基本上 OEM 厂家无法接受。
  配备 MCO305 的 FC302 提供了高度精确和动态的运动控制功能、同步(电子轴)、定位以及 CAM 控制。
  丹佛斯 FC302+MCO305 为灌装封口组合机提供了易于安装和调试的电气同步解决方案,以下作详细说明。
二、灌装封口组合机简介
  1 、特点
  该设备是目前国内生产能力最高、智能化控制程度最先进的灌装封口组合设备(如图 1);广泛应用于金属罐包装的果蔬汁、凉茶等饮料产品的自动化高速包装,集灌装、封罐于一体。主要有如下几方面特征:
  I、本设备为组合机型,使用西门子 PLC 智能化控制,可实现金属罐装饮料产品的灌装和封罐连续运作。设备配置 60 个灌装阀和 8 个封罐头,灌装、封罐采用同一动力源,确保各工序动作同步、高速、稳定,实现设备运转的高效化和节能化。
  II、创新快装型开阀下料灌装阀,自动完成罐与阀的密封,简化了整机结构,实现无罐不灌装,无罐不下盖。灌装精度更准确(±1mm);卫生程度高,清洗更方便;设备适用于热灌装和常温灌装。
  III、封罐装置调整机构的研发,彻底克服了传统封罐机在针对不同罐型时,需要更换大量零件甚至整套装置的缺陷,可有效实现对封罐装置的安装高度或径向距离的灵活调节,适用范围更广。
  IIIV、针对高速封罐作业而开发了新型分盖机构,适用于不同直径的罐盖分盖。分盖执行组件具有一定的倾斜角度,使分盖器与罐盖边沿形成面接触,有效实现高速落盖、分盖,过程平稳可靠,彻底避免传统机构在落盖速度过快时易造成翻盖或跳盖的现象。使封口合格率达到和超越国际标准。
  V、智能化自动供油润滑系统,可根据生产需要调节各润滑点供油时间和供油量,实现油路故障自动报警显示装置,确保设备高速运行安全。
  VI、生产能力:600 罐/分;灌装精度:±1(以 250ml 灌装量为例);灌装量:200~500ml 可调。

  2 、设备参数
  I、灌装头数:60 个;
  II、封罐头数:8 个;
  III、设备产能:36000 罐/小时(250ml);
  IV、主机功率(灌装):5.5KW;
  V、从机功率(封罐):7.5KW;
  3、 、 技术要求
  I、主机(灌装)和从机(封罐)在第一次启动时,工位自动对齐;
  II、在运行过程中,主从机工位始终保持位置同步,同步精度要求高,控制在±1mm 之内;
  III、运行过程中不能有累积误差;
  IV、系统稳定性要求高;
三、丹佛斯 运动控制器功能简介
  1 、系统硬件配置(如图 2) ) :
  I、FC300 系列变频器(FC301、FC311、FC302、312),第一选择为 FC302,控制效果最佳;
  II、MCO305 可编程运动控制卡(或带出厂固化程序的 MCO350 同步控制器、MCO351 定位控制器);
  III、电机/齿轮电动机;
  IV、反馈编码器;
注:当在闭环磁通矢量模式下使用 FC300 时,编码器必须安装在电动机主轴上,而在非闭环磁通矢量模式下使用 FC300 时,反馈编码器可安装在任一传动机构;
  V、主编码器(仅用于同步,定位模式下无主编码器);此外,根据设备要求可能需要增加以下用于动态制动的制动电阻器和机械制动装置。
  图 2:FC300+MCO350 硬件配置
  2 、主要运动控制功能:
  I、相对定位(POSR)、绝对定位(POSA)和接触探针定位(ON INT XXX+POSR),且带归位(HOME)、软件和硬件双重极限位置保护等功能;
  II、速度(SYNCV)、位置(SYNCP)和带标记修正的位置(SYNCM)同步,且拥有同步多个从站的虚拟主站、联31机调整传动比和调整位置偏移等功能;
  III、CAM 控制;
四、MCO305  的位置同步
  功能MCO305 的基本原理是通过光电编码器反馈电机实际的速度与位置(从机),与给定的速度或位置信号(主机)进行比较,再通过内部计算,直接对电机(从机)的速度进行控制。由于引进了光电编码器脉冲反馈信号,MCO305 不仅能够速度同步控制,而且还能通过脉冲计数对电机旋转角度进行控制,以达到角度同步(位置同步)的目的,并且具有自动标记修正(可选择编码器 Z 信号或外部传感器作为标记信号)、速比可调、位置偏移及多台电机之间的同步等功能。
五、灌装封口组合机同步控制过程
  1、灌装机作为主机,封口机作为从机(如图 3),灌装机各工位和封口机各工位在第一次启动时自动对齐,通过主机和从机各自配置的 MCO305 执行找原点操作来实现自动对齐(如图 4),这种方式会比 PLC 找原点的精度更高;

  2、在运行过程中始终保持工位一一对应,实现灌装机和封口机位置同步,保证灌装与封口环节的平滑交接,不影响罐内液体容量偏差和保证罐体外形完好无损(如图 5);

  3、丹佛斯电气同步系统图

六、结束语
  经现场调试,丹佛斯 FC302+MCO305 可以很好的保证灌装与封罐环节在启动、运行、停止过程中的位置同步效果,满足设备动态响应和精度要求,丹佛斯电气同步方案和易于掌握的调试过程,解决了用户复杂的机械设计、安装与维护等问题。
  丹佛斯运动控制卡丰富的定位、同步、电子凸轮功能,可应用于多重场合,例如食品饮料设备、纺织机械、包装机械、物流设备。


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