2025年04月04日 19:09:02 来源：广州市凯士称重设备工程有限公司 >> 进入该公司展台 阅读量：2
| 配料系统伺服电机设计 | 2020-08-18 |
| 目前，国内灌装存在的主要问题是灌装效率低，自动化和集成化程度低，大大降低了工业生产效率。针对上述问题，采用工业领域广泛应用的系统作为主控制器，实现灌装机自动送桶、根据桶口大小自动定位、根据桶体积自动灌装、自动出桶等一系列功能，大大提高了工业灌装效率。设计的主要内容包括步进电机的称重系统、变频器的称重系统、伺服电机的称重系统和称重仪表。根据不同的控制要求采用不同的电机，从而将系统成本降至。伺服电机的设计。在硬件设计的基础上，进行软件设计，实现工业全自动灌装。 2.配料系统工作的工艺流程 配料系统的工艺流程是设计的主要依据，也是系统设计的最终目标。因此，在设计之前必须了解系统的工业过程。对于不同的系统，流程也是不同的。 当将灌装桶的参数输入系统时，夹板步进电机自动设定夹板的宽度，传送带工作并开始进入桶内。在传送带的起点，有一个计数和称重模块来计算气动球阀的数量。数到6桶后，传送带两端的卡锁自动跟踪桶的位置，卡锁关闭固定桶。然后信号被反馈到主控制器，主控制器通过步进电机调节填充针的位置。当达到理想位置时，灌装开始。当气动球阀完成加注时，控制气动球阀的夹紧锁打开，传送带开始运转，送出6个气动球阀，进行下一个加注循环。 3.伺服电机硬件的选择和设置 3.1伺服驱动器 定量灌装机的伺服电机必须有伺服驱动器才能旋转，伺服驱动器的工作目的主要是根据伺服控制器发出的指令(P，V，T)工作。同步电机与旋转磁场不同步，因此驱动器必须进行校正，以使电机稳定工作而不失步。因此，伺服驱动器的主要任务是正确遵循驱动电机[4]的控制指令。 定量灌装机系统中，由于定位模块FM354输出-10 ~ 10v的模拟信号，伺服电机驱动器采用VCommand(位置伺服控制模式)。 位置伺服驱动器包括位置控制单元、速度控制单元和驱动单元。在该系统中，位置控制单元是定位模块FM354。编码器将位置伺服电机传递的位置信号发送至FM354，以闭环方式调整充气箱中气动轴的位置。3.2西门子智能定位模块FM354介绍 FM354是一个智能模块，通过伺服电机在高速钢桶秤中实现各种定位任务(位置闭环)。它可用于简单的点对点定位或对响应、精度和速度要求的复杂运动模式。是高速称重灌装机定位任务的理想解决方案。控制伺服电机的FM354定位模块可用于定位例如进给轴、调节轴、设定轴和输送轴(线性轴、旋转轴)。 FM354处理轴的时基定位，并通过模拟驱动接口(-10V ~ 10V)控制驱动器。编码器(SSI或增量)报告当前轴位置，FM354使用该位置来校正输出电压。 定位功能包括:手动调节(用点动键移动伺服轴)、增量模式(伺服控制轴沿预定义路径)、MDI(手动数据输入)、运行MDI(在任何时间任何期望和位置的伺服定位)、自动/单端料斗秤控制(复杂路径的伺服定位、连续/周期性进给、向前/向后)。系统采用增量模式。 通过模块FM354集成的数字输入，仍然有一些特殊的功能可供选择:长度测量、从FM354的快速输入开始、停止定位运动、寻找参考点、在运动过程中设置实际值等。 3.3气动轴定位模块的工作原理 通常，当定位命令要求轴上的零件移动到另一位置时，定位模块FM354首先计算理论实际速度图。然后，用该时间速度图控制驱动轴最终到达位置。典型的时间速度图为梯形，即轴定位模块以用户首先设定的加速度α均匀加速。如果它处于JOG操作模式，在达到设定的JOG操作速度后，它开始以均匀的速度移动。经过一段时间后，它以用户设定的加速度α均匀减速，直到速度变为0。当速度达到0时，轴移动的距离正好是命令的设定值。 4.称重模块 称重模块安装在传送带的下端，用于检测和控制整个系统。可以说是整个系统的眼睛，用来控制和监控整个系统。 4.1称重模块简介 称重模块是一种将质量信号转换成电信号的检测工具。系统中安装了测量范围为50g、全偏置电压为12V的称重模块。称重模块输出的电压与电压比较器设定的栅极电压进行比较，输出有效的检测信号。空桶检测阈值电压设置为10g，转换为相应的2.4V电压信号，即当检测到称重模块输出的电压大于空桶阈值电压时，输出有效信号，当称重模块输出信号小于空桶阈值电压时，没有桶通过。4.2连接称重模块和电压比较器的接线图 可以通过调整R1和R2的值来调整不同的参考电压。 5.控制精度的确定 根据输入桶的体积参数V，每个桶的直径为D1，然后步进电机需要移动的距离来填充每批桶: 系统中连接伺服电机的滚珠丝杠的螺距为2mm。也就是说，对于编码器的每转，移动的线性距离为2mm。FM354各种参数的设置如表1所示。 位置环路增益的设定值需要在现场调试多次才能获得理想的参数。 6.伺服电机模块的初步调试 在处理器“停止”模式下，调试可以在没有程序的情况下进行:在参数“参数化FM354”工具的“概览”界面下，FM354已经被参数化，并且可以直接由菜单命令TEST来命令 启动，或通过快捷按钮“启动”。 选择“可控制”、“可驾驶”和“慢跑”工作模式，给出99%的“超速”，并选择水平1主动20毫米/分钟。单击R_-或R_，然后单击计算机的空格键，查看伺服电机在选定的方向上旋转。 7.摘要 在灌装量精确定位的问题上，步进电机的定位已经不能满足要求，所以采用伺服电机进行精确定位。西门子智能控制模块FM354具有高度集成的控制参数。如果参数设置合理，加上PLC程序控制，就可以实现精确定位。参数的合理设置需要多次现场调试才能达到的效果。 | |
