PLC及伺服控制器构成的新型旋转式装箱机

本文介绍的新型旋转式装箱机由PLC及伺服控制器控制，抓手均匀分布在立柱周围，抓手间距适中，跟随主机旋转，很大程度上缩短装箱周期，大大地提高了设备产能。

装箱机位于包装流水线后端，将容器排列组合后，放入成型的空箱中。其运行速度及稳定性直接影响整线效率。传统的四连杆式、平移式或者是机器人式装箱机，均为间歇工作方式，空运行时间占据了整个装箱周期的很大一部分。这种局限性导致了设备产能很难再突破。

随着生产技术发展及电气自动化水平提高，对装箱机速度提出了更高的要求，迫切需要进行提升。本文介绍的新型旋转式装箱机由PLC及伺服控制器控制，抓手均匀分布在立柱周围，抓手间距适中，跟随主机旋转，很大程度上缩短装箱周期，大大地提高了设备产能。

旋转式装箱机示意，如图1。机架上安装6组形状相同的抓手，主机旋转时抓手依次旋转到位置1抓取容旋转式装箱机示意，如图1。机架上安装6组形状相同的抓手，主机旋转时抓手依次旋转到位置抓取容器。在生产过程中，装箱机入口处的容器都是紧挨着的，通过两台伺服交流电机的配合动作，将容器分成具有一定间隔且连续不断的包型。特别注意的是，分离后的容器与旋转运行抓手相位同步。当输送带将容器运送到位置1时，抓手恰好也到达。接下来的一小段时间内，抓手和容器以相同的速度向前运行，然后机械结构将抓手放下抓取容器。该组抓手旋转到位置2时，后面一组抓手到达位置1，依次循环抓取容器。当抓有容器的抓手旋转到位置4时，空纸箱恰好运送到该处，再次通过机械结构降低抓手高度将容器放入纸箱，完成一次抓放动作。由于每组抓手之间安装间距固定且相距很近，每次抓取容器的间隔时间就会相对变短，这样提高了设备的产能。

随着电力电子技术的不断进步，以及新型功率开关器件、专用集成电路和控制算法的发展，大大提高了伺服系统的性能，使其在各行业得到了广泛的发展。交流伺服电机安装有高精度的编码器，它能够准确地测量出伺服电机的实际转角或平移位置，然后转换成数字信号并及时地反馈给与之相对应的伺服控制器，构成闭环控制。伺服控制器经过准确的计算从而精确地控制伺服电机的运行。交流伺服电机的结构简单，控制方便，调速范围广，输出转矩大，过载能力强，定位精确，低速运行时无爬行、无震动，机械特性硬，是今后的发展趋势。

旋转式装箱机的电气部分由可编程控制器PLC来控制。PLC通过循环扫描DI输入的数字信号，继而在内部遵循控制程序进行逻辑运算，然后通过DO输出数字控制信号控制变频器的启停以及挡箱气缸的开关。前端进瓶部分及主机的交流异步电机由变频器驱动，进入抓手位置前的分瓶拨叉部分则由交流伺服电机控制。见图2。

本系统选用两台内部各自集成一个旋转编码器的交流伺服电机，每台交流伺服电机都由一个单独的伺服控制器控制。两台伺服控制器之间通过CAN总线通讯，速率可达1MB/s。每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，出错率极低，大大提高了两台伺服电机的同步性及稳定性。通过拨码将两台伺服控制器的通讯站号分别设为1和2，使得第一台伺服控制器作为主控制器，而第二台伺服控制器作为从控制器。运行过程中旋转编码器将电机轴的实际转角反馈给伺服驱动器，在位置环方式下构成一个闭环位置控制系统，从而保证装箱机的安全稳定运行。同时通过主伺服控制器上的增量式编码器卡，读取安装抓手的主轴交流异步电机尾端的另一个增最式编码器的值，在主伺服控制器内进行运算比较，由伺服驱动器调整交流伺服电机的运行速度，以此同步控制整个装箱机。另外主伺服控制器通过PROFIBUS DP总线将主机的编码器值传送给PLC，通过与人机界面上设定的控制挡箱气缸开关的数值相比较，来决定电磁阀的工作状态，以此将空的纸箱同步输送到放箱位置。

电气系统特点包括，一是采用可编程控制器PLC作为主要的控制部分，它的可靠性高，抗干扰能力强，编程简单，安装方便，使用寿命长。二是采用先进的交流伺服电机，速度控制响应快，定位准确，使得生产效率大大提高。三是采用彩色液品触摸屏作为人机对话窗口，显示清晰直观，操作方便。

由于交流伺服控制的精确度高，每次分瓶后容器的位置几乎相同，使容器与抓手能达到很好的同步性，稳定性好，目前能够达到每分钟36箱。设备调试简单，维护方便，为用户大幅度提高生产效率奠定了坚实的基础，受到了一致好评。旋转式装箱机潜力大，进一步完善后，能有效提升产能，为用户带来良好的产品体验，助用户取得预期的效益。
责任编辑：YYX