自动切胶机控制系统的设计与应用

关向东

（黑龙江迪尔制药机械有限责任公司，黑龙江佳木斯 154007）

1 前言

阿胶作为一种中药成品材料，广泛应用于多种中药制剂，不断扩大的用量需求和对材料多种计量形式的要求，推动着阿胶生产各工艺过程所应用设备的发展，切胶机的作用是将蒸煮熬制，冷凝后形成的大的胶块切割成各种尺寸或重量的小片，供下道工序使用。

2 控制系统的引出

传统的切胶机大多采用半自动设备，主要工作原理是由机械上的凸轮间歇进给机构完成胶块的水平进给输送，配合两次进给的间歇由切刀的上下运动完成切片，虽然可采用变频器调速控制产量，但胶片的厚度由凸轮间歇机构决定，成品的多样性不易实现。对此下面给出了一种以伺服电机取代机械机构的控制方案。

3 控制系统的组成

如图1所示为系统结构组成。

系统配置采用了台达品牌自动化产品，人机界面型号：DOP-A10THTD1，PLC主单元型号：DVP32EH00R2，伺服驱动器型号：ASD-A1021AB，变频器型号：VFD007E43A

利用上述元器件的本体上配置的符合MOD—BUS通讯协议的RS—485总线功能，实现将胶块要求的尺寸或重量及产量以PLC为核心转换成伺服电机运行的长度及速度。

图1 控制系统结构组成

在这种控制方案中，人机界面完成工艺数据的输入及工作过程的启动，监控等，PLC作为核心主要完成工艺数据转换，设备辅助系统的控制[1]，如：胶块运行位置传感器，扶住电磁阀，变频输送带等，与进给伺服系统，切刀伺服系统以通讯方式将转换成的运行角度及速度送达到驱动器，按编制好的程序协调各部动作。进给伺服带动螺距6 mm长度1 000 mm的螺杆，每运行一个角度即胶块的厚度，角度由上位人机界面输入的工艺数据随时改变，方便了不同尺寸或重量的调整，切刀伺服在切削各段的速度根据胶块硬度实时调整，使得切下的胶块平整。

4 具体的控制方案

4.1 人机界面程序的编制

开启台达触摸屏编辑软件Screen Editor 1.05.81,制作操作画面，主要包括与PLC通讯用到的各种数据寄存器，位元件等。制作完成，经编译无误，下载到触摸屏。

图2 相关的触摸屏画面

4.2 PLC程序的编制

（1）PLC作为控制系统核心，要启动其与伺服驱动器，变频器之间的RS—485通讯，利用编程软件WPLsoft，编制梯形图，将控制字HA6写入寄存器D1120，即通讯传输速率设定为38 400，通讯格式：7，E，1，另作必要的通讯所需程序，如下位伺服驱动器，变频器所需站号，每站所需通讯时长等。

（2）设备各辅助机构的动作逻辑。

（3）根据伺服电机带动的减速器速比1：3，以及螺杆的螺距6 mm,制作胶块厚度对应电机选择角度的转换程序等。

（4）编制必要的系统失控保护逻辑。

图3 PLC程序中通讯控制字的写入

图4 PLC程序中的部分数据转换

4.3 变频器，伺服驱动器参数设置

对伺服驱动器可将通讯组参数按PLC的控制字HA6设定。

具体如下：

P3-00：通讯站号分别为1—2，P3-01：通讯传输速率设定为38 400，P3-02:通讯格式：7，E，1。

对伺服驱动器其他参数设定如下：

P1——01 1 控制模式

P1——33 1 增量型位置指令

P2——10 1 伺服ON指令来源

P2——11 108 触发信号输入端

变频器的主要参数设定如下：

02.00 3 频率来源

02.01 1 运行指令来源

09.00 3 通讯站号设定

09.01 3 通讯传输速度设定

09.04 1 通讯格式设定

5 控制系统的调试

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，选择正确的设置选项后，对文件进行编译。编译无误后，对程序进行下载操作，把程序和设置下载到PLC中，在 DELTA编辑软件Screen Editor 1.05.81下将触摸屏程序下载到人机界面里。下载完成后，将PLC的“操作模式”选在“调试”上，这样就可以对程序进行详细的调试了[2]。通过参数和程序的调整，从而完成设备的现场实际运行。

6 控制系统的性能总结

通过调试运行，系统的切片精度完全达到设计要求。并在以下几方面提高了优越性：

（1）容易实现胶片品种的多样化。以前采用的依靠机械机构实现的进给方式，只针对胶片单一厚度有优势，现在的控制系统可随时根据上道工序形成的大胶块密度，调整切片厚度或重量，实际应用中调整范围在5.0～9.9 mm。

（2）产品的重差范围大大缩小。由于采用伺服电机带动螺杆的进给方式，使伺服的精确定位功能在设备上得以体现，产品重差得到有效控制,精度已达上下限不超0.01 kg。

（3）布线简单。控制系统的主要元器件采用的通讯控制方式，分别联在RS—485总线上，对PLC系统没有影响，通过信号增强，最多可扩展到256个站，有别于以往的模拟量信号控制，简化了布线，同时，在信号传递过程中的抗扰能力大大增强。

[1] 钟肇新.可编程控制器原理及应用[M].广州：华南理工大学出版社，2002，186-195.

[2] 中达电通股份有限公司.台达PLC编程技巧[M].北京：中国电力出版社，2010，39-42.