西门子6ES7223-1BF22-0XA8大量供应

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1引言

　　由于GMP认证对制药机械行业的影响，近一两年来国内用户对设备的采购量出现了严重

的萎缩，以至于摆在制药设备制造商面前的生存问题相当残酷，是等待市场的再度崛起还是另找出路，显然大浪淘沙不进则退，商家为了生机有的去涉足其他行业，有的去开拓国外的市场，但所有的一切的实现都将面临一个问题——如何来吸引你的客户。本文结合我司在药机行业的一点经验，浅谈以下台达自动化产品在电子数片机上的成功应用。

2数片机的机构及工作原理

2.1 什么是数片机

　　数片机是医药与保健品片剂（片剂，胶囊，丸剂）后包装工艺的数粒和灌瓶专用设备。数片机是医药与保健品片剂后包装工艺流程技术含量高和商业价值高的包装机械。数片机的数片速度、数片精度、片型规格、废片剔除、甚至数片硬度等等技术指标以及FDA(美国食品与药品管理局)认证体系保证设计等等确定数片机的商业价值。一套美国、德国、英国或意大利的世界高速智能化电子数片机可以商务报价到上百万元。

　　电子数片罐装线采用先进的PLC可编程控制技术，集数字技术、现代传感技术、微机控制技术、网络技术于一体，实现人机对话界面，操作方便可靠。自动完成理瓶、计数、灌装、输瓶等工序，广泛适用于医药、化工、食品行业的药片、丸、粒、软硬胶囊及特形片的灌装。

　　本项目电子数片机分单通道、双通道、多通道几种。每个通道一般由8组光电关开组成，每罐装一瓶药品由一个通道完成。因此为提高产量，可将机器开发成单头或多头机型，但原理是一致的，都由图1所示几部分组成：电磁震动送料装置、气动关门装置、自动数片系统、集中监控和分拣系统。

图1 电子数片机结构示意

2.2 送料装置

　　系统自动工作后，首先通过光电判断预装瓶子的位置是否正确。当一切信号无误后，震动送料系统会在接受启动信号后，自行启动。震动系统分为三级：一级为震动排料，二为缓动送料，三级为分通道送料料分装。经过三级调整，以达到落料均匀、数粒准确、适应性强。

2.3 自动数片和关门系统

　　当药片下落过程中通过数片光电开关时，自动数片系统会将信号送到分拣系统(PLC)中，然后PLC会根据用户设定的罐装数量来控制气缸的快速动作，实现实时关门，以达到jingque罐装的目的，提高系统的稳定性和jingque性。

2.4 集中监控和分拣系统

　　所有数片机的参数和运转情况，都将通过监控系统――台达人机界面来巡检其工作状况。包括气缸动作时间、自动数片系统的正常与否都将一目了然。

3 台达机电产品解决方案

　　该系统对PLC的要求极高，要求PCL有100个1ms的定时器，程序及时速度快，扫描周期短，控制稳定等特点，并且要求产品有极高的价格优势。针对这些特点，项目采用了台达的高性能的EH系列可编程控制器(DVP64EH00T)。该控制器具有双通讯口，可以方便编程与监控；同时有100个1ms的定时器（同类产品种独有），可以更准确，快速的测量数片的数量，而且整个PLC的扫描周期非常短，在同等功能的产品中，业界。监控界面采用台达多通讯口的智能人机触控屏幕(DOPA57GSTD)，该产品以其强大的通讯功能，更深深的赢得了客户，自由通讯口强大的宏指令功能，解决了该行业的难题。通过该功能无论药片的大小还是厚薄，只要通过人机界面进行一次光源校正，系统将会自动记录，并将优的参数自动存放在屏幕中。核心控制系统采用了台达整套产品后，数片机在整体性价比方面，优于欧美产品，胜于日系同等品牌。

4 结束语

　　当前国产制药工业在开放兼容的宏观环境下得以和世界并驾齐驱。电子数片机作为医药后包装的关键核心技术装备，已经初步的满足国内制药行业重大技术装备基本要求。但是比较发达国家的先进装备特别是技术认证体系要求，电子数片机技术还有太多的核心技术与体系兼容需要创新发展，才能够在开放兼容的世界制药装备制造业谋得商业上的强势地位。

1 引言

成型机专用机械手在市场上按照驱动类型主要分为两种类型：一种是气动元件驱动比较单纯的作低速点对点的运动控制的低端的机械手；另一种就是需要采用高性能伺服系统作为驱动元件的高速jingque定位高性能机械手。本文论述的是第二种机电伺服控制机械手，机械手基于台达伺服系统技术。伺服系统在机械手上的应用有很多与一般伺服应用场合的不同之处，比较客户使用的是某日系系列伺服系统，台达伺服通过合理的设计能够达到更高的性能指标，同时又能降低客户的成本，提高其产品的性价比。

2 台达伺服系统应用设计

2.1工艺要求

机械手的工艺要求伺服在带动机头作定位运行的过程中运行要平稳滑顺，伺服的运行速度将决定机械手的工作效率是否能够满足客户的应用要求，在高速定位的时伺服电机不能出现过冲，震荡以及整定时间过长。以上的要求全都是在负载惯量比接近70的条件下实现的。高性能伺服系统作为驱动元件的高速jingque定位高性能成型机械手参见图1。

图1 高精度伺服控制成型机械手

2.2 伺服系统

本项目机械手是单轴结构的机械手，基本的硬件配置分为控制部分和驱动部分。

（1）控制器。控制器由单片机开发而成的手持式控制系统，采用模拟量控制伺服驱动器

（2）驱动器。 台达ASD-A0421LA伺服驱动器+ECMA-C3060402ES伺服电机，也就是台达伺服的ASD-A的驱动器驱动和ASD-B的电机的A+B的配置。

（3）传动结构。伺服与负载之间的传动结构是采用5：1减速机和T型齿型钢丝PU皮带传动。

（4）系统框图。伺服控制系统框图设计参见图2。

图2 伺服控制系统框图

3 伺服运动稳定性调试调试

首先使用台达调试软件估测出负载惯量比为68.6，在这样的惯量情况下要实现伺服的高速响应，必须要提高伺服增益以保证伺服的控制机能，但是在将增益调整到一定的高度以后就必然会出现机械共振，至于通过FFT软件抓取了机械共振点在189 Hz 的频率附近，所以，设定了陷波滤波器的频率为189Hz和衰减率为4db以后,可以将伺服的速度控制增益调高到5000rad/s以上。

但是在这样的增益下，电机运行特性仍然很不好，电机在定位时出现反复震荡，不能快速定位，只能继续拉高速度控制增益，但是在增大速度控制增益的时候，由于电流饱和而使电机又出现了震动，在这样的情况下只能将共振低通滤波和外部干扰抵抗增益降低。这样就把速度控制增益提高到7000rad/s以上。伺服可以快速而准确的定位，不再反复震荡。

图3、图4两条曲线是由ASD-A伺服调试软件抓取得实时曲线，在这样的运行情况，伺服的运行并不平稳，伺服的运行情况是，在加速时电机会出现高速加速，伺服以1600rpm速度运行，在运行到中间时伺服会出现一个明显加速过程，伺服的运行速度在1000rpm左右，这样的运行情况是无法满足客户的要求的。

图3 控制器速度命令曲线1

图4 电机运行速度曲线1

通过观察两条曲线（控制器速度命令曲线1和电机运行速度曲线1）可以发现，伺服电机几乎是完全按照上位机速度运行命令在运动的，可是，为什么会出现这种加减速过程呢？

通过与其他工程师沟通和共同研究，发现由于负载惯量过大，造成伺服速度响应不够快，使得速度误差过大，所以伺服在不断的针对速度误差进行积分整定，而该机械手控制器在作位置控制的时候接受伺服编码器信号作积分整定的积分环节时，控制器在采集到伺服编码型号以后对位置误差的积分整定非常缓慢从而造成命令处理速度过慢，而使速度命令出现波动也同时使伺服电机运行不平稳滑顺。针对这种现象将伺服的速度积分补偿调至0,使伺服驱动器对于速度误差不进行积分整定，而使得电机运行平稳，同时由于上位机作位置控制，使得伺服电机定位并没有明显的影响。降低速度积分补偿参数以后发现曲线明显变化，电机运行也相对平滑多了，图5这是用伺服示波器抓取的波形。限于篇幅略写伺服相关参数列表。

图5 控制命令与电机速度曲线2

4 结束语

台达ASD-A伺服运行效果，在极限测试时可以完全超过日系某伺服系统的运行效果，高速度可以达到2800rpm，定位的整定时间在80ms以内。整个1800mm行程内从启动加速到中间平稳运行到快速定位，整个过程及机头保持高速而又运动平稳，伺服电机运行稳定滑顺。

1 引言

传统的纺织工业工艺流程包括纤维、织造、后整理和服装四个部分。织造工艺包括机织、针织、编织和非织造。针织又分为经编和纬编。经编用一组或几组平行排列的纱线，于经向喂入机器的所有工作针上，同时成圈而形成针织物，这种方法称为经编，形成的针织物称为经编织物。

我国的经编业经过几十年的发展，不断的结构调整，特别是近几年新兴地区经编企业起点高、产品结构合理、规模效益明显，高校和科研单位科研力量的注入，以及产学研的结合使我国的经编产业得到了迅猛发展，正逐步成为世界经编工业的中心。

传统的经编机多为链条式经编机，由于其为机械主轴传动结构，没有导入电气传动，造成其以下缺点：织花速度慢，效率低；链条机构复杂，每更换一种花型，需要花费较多时间，且每一花型对应一种链块，这样更换花型时间长，成本高。造成小批量定单失去生产意义；

由于机构的复杂性，致使复杂花型无法在链块机上进行生产。只能生产花型较简单的布料，不能满足越来越高的要求，

目前全伺服经编机已在纺织中渐渐得到应用。现在全伺服的经编机在产量，效率，花型多样性，产品质量上都有很好的优势，因此将成为未来提花织布的主流。

2 全伺服经编机系统构架

2.1系统架构（图1）

2.2系统配置
系统配置参见表1

1控制部份。系统采用DVP80EH00T+DVP08HN00T+DVP08HN00T+DVP08HN00R系统集成做为主控制器，进行横移信号的采集，进而再同步发送给各个分控制器（DVP32EH00T），系统分控制器共有28个DVP32EH00T，每组分控制器控制两轴梭节伺服。分控制器与伺服分别通过RS485通讯到上位计算机上，进行监控。

2 驱动部份。系统共有56条梭节，由台达56套ASD-A750W的伺服进行控制，伺服的动作根据织花转换程序事先转换好的存储在分控制器中花型数据进行动作。

3 监控部份。上位监控部份由一台研华触摸式平板电脑TPC-1260，配以监控软件来完成；同时电脑上还运行织花花型转换程序进行花型数据的转换与下载。

3 全伺服经编机机械结构及工作原理

全伺服经编机主要包括电子送经系统、梭节横移系统、电子提花系3个部份构成。

3.1电子送经系统

电子送经系统主要功能在于控制各种纱线的送经速度及张力的控制，不至于将纱线送断，造成断纱而无法进行织花。该系统主要由3套伺服+PLC来实现其功能。

3.2梭节横移系统

梭节横移系统是由台达PLC，ASD所构成的系统，也是本文主要介绍的部份。框架详见系统框图。

经编机的梭节一般有56条或40条,目前多的是56条。每条梭节由1个750W的伺服来控制。由于控制轴数太多,故采用分散控制。梭节横移系统主要有两个关键点:

1 每个梭节横移的速度及精度。经编机的主轴要求转速达到400转,主轴每转一周横移要动作一下,且动作时间只有1/3转的时间内要完成,否则横移失败。

2 花型是数据转化。由于织花的花型是由纺织CAD软件生成的。系统需要将纺织CAD生成的相关花型数据转换成PLC能识别的数据,进而进行梭节横移控制。目前系统采用VB编写了一个花型转换软件来完成花型数据的自动转换及数据的下载。

目前系统采用台达EH系列的PLC作为控制器,利用EHPLC良好的伺服定位功能、丰富的内部数据资源、与台达伺服的无缝通讯功能。使得控制与驱动紧密结合，两者紧密结合，使系统控制的更好。

3.3电子提花系统

电子提花系统主要用来花型的提取，再配合梭节的横移以实现花型的成型。其主要由一个嵌入式系统来实现：提花数据是转换及提花的动作控制；执行动作由3146-4096个电磁阀来实现。由于电磁的动作响应速度较慢，现在慢慢地被动作响应快的压电陶瓷所取代。

整个系统除了控制、驱动外，还有个良好人机对话。这主要由研华的触摸电脑TPC-1260来完成，电脑上运行监控软件与织花转换程序。

4 监控软件功能设计

4.1系统运行监控

整个系统的运行状态监控：伺服的运行状态，PLC、伺服的通讯状态，花型运行的梭节号等等运行状态。

4.2参数设置

完成系统的参数设置：机械参数、运动参数。机械参数主要是主轴参数，用来做横行追踪的；运动参数主要是给PLC定位控制用的（脉冲频率，滤波时间，加减速时间等等）

4.3工艺装针

该功能是实现梭节的初始装针。

4.4故障处理

主要用来进行伺服报警的故障处理及断纱的处理。

4.5盘头控制

主要用来监控电子送经部份的。

4.6用户管理

用来设置相关的操作权限及密码的设定。

4.7帮助

对系统的疑问可以在帮助中查找答案。

5 结束语

整套系系统统采用性价比极高的台达机电产品提供了整体解决方案。在整个项目的沟通过程中，解决综合问题比较突出的显现中达产品在系统整合上的优势。

1 引言
　　隧道式灭菌干燥箱是制药行业用于玻璃容器进行灭菌干燥工艺的配套设备。在设计上吸取了国内外同类产品的先进经验与技术，克服了我国目前生产的同类设备体积大、生产能力低、保温性能差、净化效果不良等缺点，适用于制药厂经清洗后的抗生素玻璃瓶、安瓿、黄圆瓶等玻璃容器的灭菌干燥箱的工艺过程。

2 工艺自动化设计
2.1 工艺描述
　　隧道式灭菌干燥箱主要由输送网带、加热箱体、净化装置、冷却排风装置、冷却箱体、电加热器、机械传动机构和电气控制系统等组成。
　　经超声波清洗设备清洗后的抗生素玻璃瓶、安瓿、黄圆瓶等玻璃容器通过传送装置运送至隧道式灭菌干燥箱的入口，通过输送网带的循环带动，将玻璃容器在经过预热、灭菌、保温三段加热区进行杀毒灭菌后，运送至下一级设备。
2.2 控制内容及功能要求
　　（1）手动启动。在自动启动按钮没有按下时为手动状态，此时，排风、冷却、进瓶、网带、保温、灭菌、预热按钮均可单独启动停止。超声清洗按钮在有水状态下即可启动，与自动/手动状态无关。无水状态下启动，会提示系统缺水故障。
　　（2）自动启动。按下自动启动按钮后为自动状态，冷却风机启动，延时设定时间后，进瓶风机启动，延时设定时间后，排风风机启动，延时设定时间后，预热加热启动，延时设定时间后，灭菌加热启动，延时设定时间后，保温加热启动，当预热、灭菌、保温三个温度同时大于三个温度设定下限时，网带电机启动，频率按网带电机速度下限设定频率运行，当三个温度均达到设定温度 + -15度时，网带电机按设定频率运行。
　　（3）急停控制。在运行过程中，当按下急停时，仅停止网带电机，松开急停时，网带电机继续运行。急停为常开点。
　　（4）自动停止。运行过程中，按下自动停止按钮后，仅停止网带电机，预热、灭菌、保温需手动停止，当三个温度都小于自动停止温度下限时，可手动停止排风、冷却、进瓶电机，否则不能停止。需再次自动启动时，按下自动启动按钮，系统按第3步自动运行。
　　（5）自动诊断报警。当自动运行启动后，如果三个加热在经过加热温度判断时间后，仍不能达到设定温度下限时，系统会提示报警；当排风温度一直大于排风温度上限，经过排风温度判断时间后，系统会提示报警；温度补偿为环境温度与传感器检测温度不一致时对温度传感器的补偿。补偿温度为-50度――50度之间。触摸屏上显示温度低显示温度为-50度，小于-50度时，显示会出现大于500的数据，同时温度控制器DTC提示出错，ERROR红灯亮。
　　（6）自动记录。温度曲线5分钟记录一次温度变化值，大记录为15000次，当大于15000次后，新的记录会覆盖早产生的数据，依次类推，数据曲线断电保持。
2.2.10 预热、灭菌、保温三个温度显示的当前值小于设定温度下限或大于设定温度上限时，系统会提示超限错误，同时在启动按钮的上面会显示桔红色的指示灯，提示超限。

3 台达自动化产品解决方案
　　基于台达台达机电自动化平台的控制方案如图1所示。

图1 控制方案简图

3.1 触摸屏工艺过程管理
　　HMI采用精致细腻的AE系列触摸屏，多种语言自由切换，大量图元图库，功能强大的在线、离线仿真功能，配方趋势及数据存储、打印功能可满足各种工艺需求，参见图2。

图2 主要控制画面

3.2 系统集成设计
　　ES系列PLC使用方便灵活，集成高速计数功能，扫描速度快，支持浮点运算，内置Modbus总线通讯方式。
　　M系列变频器，集成Modbus总线通讯口，简洁树型操作界面，迷你型外形；具有良好的转矩特性及速度调节精度。
　　DTC系列温度控制器，集成Modbus总线，高度的集成化，便于集成于控制柜内，设定简单，控制温度高。温度控制器自整定画面如图3所示。
快速的Modbus通讯，简化了PLC与变频器、温度控制器之间的繁琐接线，消除了常规控制方式所带来的种种不安全潜在因素，不需要改变任何接线的多模式自由切换方式使控制更为简单，信息的实时反馈确保系统可靠运行。

图3 温度控制器自整定画面

4 结束语
　　本系统采用了台达自动化集成解决方案。具有以下几大优点：
　　通过Modbus通讯控制方式，不但有效降低了成本、减少了客户工作量，而且为以后系统的扩展及更新提供了方便的条件。完善的故障检测功能，保证设备运行可靠。人性化的编程软件，给设备制造商软件开发工作带来了方便。新的控制系统不仅给OEM用户带来了成本优化，并且能更好的根据工艺的要求进行修改设计，进一步提高了设备商在行业中的竞争力。依靠台达大陆子公司中达电通强大的销售与售后支持网络，使用户的设备在任何地方均可享受快捷、便利、优质的售后服务。