台達自動化產品在化妝品灌裝設備上整合應用

本文主要介紹了台達自動化產品在化妝品灌裝設備——高速灌裝機電氣控制系統上的整合應用，該設備能夠根據用戶實際生產需要，自由調整主軸料杯輪盤旋轉速度，實現進管、灌裝、封管、切尾等化妝品生產加工工藝動作，設備操作直觀、靈活，生產效率高。整合應用體現了台達自動化產品具有較高的性價比，台達是機械設備製造類OEM客戶首選工控品牌。

【關鍵字】PLC；RS485通訊；編碼器高速計數

雖然全球經濟仍舊沒有徹底擺脫危機的影響，但是隨著中央鼓勵刺激經濟發展的四萬億政府投資以及中央擴大內需等經濟政策的有效實行，中國經濟實現了觸底V型反彈，尤其是民生行業，如牙膏、香皂、化妝品等生產製造企業，市場需求逐漸旺盛，化妝品廠家也要抓住時機，加緊引進設備，逐步恢復或者擴大生產，以滿足市場需求。目前，化妝品灌裝生產設備的自動化程度愈來愈高，根據產品加工工藝不同，會應用到不同種類的工業自動化產品，如人機界面、PLC、變頻器、伺服系統、編碼器、溫控儀錶等各類產品。本文論述的化妝品灌裝機就是一個很好的台達自動化產品整合應用案例。

化妝品灌裝設備可以實現自動進管、灌裝、封管、切尾、吹屑等一系列生產工藝動作，生產效率較高，可達100支/分鐘，產品為潔面乳液。更換料杯和灌裝頭等組件，還可以生產其他類型的產品，如牙膏、洗髮水等日用品。控制系統技術方案配置見表1。

表1 控制系統技術方案配置

表1僅僅羅列出了控制系統主要電氣元件，此外還包括低壓電器（低壓斷路器、交流接觸器、中間繼電器、主令按鈕、指示燈等）、位置感測器（光電感測器、色標識別感測器、行程開關等），此處不予贅述。

控制系統技術方案如圖1所示。

圖1  控制系統技術方案

設備採用台達DOP-A系列10.4寸人機界面作為上位機，可以設定和顯示設備運行動作和工藝參數，主控器採用台達Slim系列PLC，12SC11T PLC具有高速脈衝輸入和高速脈衝輸出功能，可以採集主軸旋轉編碼器AB相脈衝信號，通過PLC程序處理換算為主軸旋轉速度值，脈衝信號值還是設備其他工藝動作關鍵的時域變化參考量值。二軸高速脈衝輸出同時驅動二套伺服系統，實現待灌裝管體快速旋轉，色標感測器檢測到管體尾端標誌后，伺服驅動器立即停止，從而實現了光電定位動作。通過調整主軸旋轉變頻器的運行頻率，可以改變設備主凸輪軸的轉速，從而改變設備產品加工效率。

下面根據人機界面畫面程序，介紹設備各種工藝動作。

調試設備，首先要設定好主機時域參數，這些參數決定了相關工藝動作的時序以及起止，所謂主機時域參數，是根據主凸輪軸軸端編碼器旋轉一周產生的脈衝數，PLC採用二倍頻AB相計數，編碼器1000線，那麼主凸輪軸旋轉一周脈衝數為2000，當系統檢測到零位開關信號后，計數值清零，重新測量下一周的脈衝數，以此類推。在每周0～2000的數字範圍內，劃分了若干個小的區段，定義為主機時域參數，PLC程序根據不同時域範圍，以便執行不同的工藝動作。時域參數設定畫面如圖2所示。

圖2  時域參數設定畫面

設備調試完成後，用戶進入操作畫面，啟動設備主軸旋轉，設備自動進行進管、灌裝、封尾、切尾、吹屑等加工動作，實現化妝品灌裝封裝等工藝。畫面如圖3所示。

圖3 操作畫面

首先設定變頻器運行頻率，按下啟動按鈕，主軸料杯輪盤開始選裝，根據設定的時域參數，依次進行多個工位動作，首先進管動作，空管裝入料杯中（模具），下一步進行檢管，也就是檢測料杯是否裝入空管，下一步進行光電定位，確認空管方向，保證封尾時，管體正反面文字對稱，定位完成後進入灌裝工位，灌裝完畢后，進入封尾工位，安裝前面的游標檢測定位位置，進行高位熱塑封管，然後切處管尾，最後吹屑工位，清理乾淨後人工裝箱。

設備出現故障問題后，彈出報警畫面，提示操作人員檢查相關部分，如圖4所示。

圖4 報警畫面

生產管理畫面可以顯示一個工作日內三個生產班次的產量信息，分別統計顯示班產量、日產量，以及近三天內的產量，有效地提供個生產管理者控制生產進度和產量。人機畫面程序如圖5所示。

圖5 生產管理畫面

PLC控制程序通過COM2口通訊程序，RS485通訊方式，傳送人機界面設定的頻率指令和運轉指令，實現通訊控制變頻器運行，提高了設備自動控制水平。值得一提的是，PLC控制程序巧用SFTL指令，將設備相關連續的工位工件狀態信息依次傳遞給後續工位，以便執行相應的工藝動作，事實驗證，程序簡便而且滿足設備技術要求。比客戶之前應用的程序要穩定可靠。

根據客戶設備技術要求，中達電通可以提供給客戶成熟可靠的系統控制方案，憑藉著台達成熟可靠的自動化產品，再加上提供給客戶完善的現場調試等技術服務，化妝品灌裝設備獲得了成功開發，而且為客戶解決了設備急於出廠的關鍵問題，調試成功后，客戶比較認可台達產品和服務，後續其他類型的灌裝設備都將採用台達自動化產品作為首選品牌。實踐再次證明，中達電通是設備製造OEM客戶良好的合作夥伴。

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