最火用控制系统升级液体药品灌装设备

用控制系统升级液体药品灌装设备

对博世包装公司（Bosch Packaging）的产品经理杰夫·杰克逊来说，为公司的液体灌装机寻求新的控制系统并非难事，他只需要咨询自己的姊妹公司博世力士乐——一家为博世包装公司和其他医药包装机械企业提供元器件的供应商就可以了。这家姊妹公司最近为博世包装提供了一套精确的控制系统，用于其FLM 2000、4000、6000系列液体灌装机，使机器能够以300瓶/分钟的速度完成双重灌装，且单一灌装的速度则可达600瓶/分钟。

杰克逊介绍说，原来那套将灌装好的药瓶装入托盘的系统是器械驱动的四轴机器，博世力士乐公司将其重新设计，加入伺服电动机和集成运动系统，达到了降低成本，保持并且改善了系统可靠性的效果。精确的控制系统

博世力士乐公司所面临的挑战是提供一套极其精确的控制系统，从而实现9～28轴运动的电子同步化。是用高品质的塑料代替金属与此同时，还需要这套控制系统高速而稳定的完成药瓶的传送、灌装、重量检测等工序。

杰克逊称：“现在系统的运行速度比先前的无伺服设计高出了25%。”改装的机器采用博世力士乐公司的四台MKD伺服电动机，用于全部的四轴运动。第一轴负责托盘的直列进料，第二、三轴负责药瓶拾取-放置装置的垂直与水平运动，第四轴负责药瓶托盘的转位。

机器的伺服控制器用来对进料旋轮、输送系统、喷口运动、过程控制（IPC）重量检测系统、泵、塞、卸料旋轮、卸料卷轴和卸料斗进行精确的同步化。空瓶进入机器的一端，依次完成灌装、检测和加塞，最后被分配到机器另一端的装卸系统。杰克逊表示：把所有这些工序整合起来是一项艰巨的任务，但这套系统的设计如此巧妙，使整个工作过程变得平稳流畅。

控制拾取-放置机器人的垂直轴的伺服电动机采用博世力士乐公司的滚珠螺杆，它能给予垂直轴所需要的齿轮传动比，另外三台伺服电动机则采用博世力士乐的行星齿轮传动箱。杰克逊说：“如果需要较慢的速度，在电动机以合适的速度运行的同时，齿轮传动箱能够产生较慢速度所需要的传动比。”

博世力士乐公司的机器以连续运动的方式对成批的药瓶进行灌装。传输载体控制整个机器，所有其他的伺服电动机都与之同步。机器包含的一台IPC称重机，它能以连续运动的方式自动对药瓶进行精确称重并调整灌装高度。灌装设备和IPC系统利用控制系统的机器人功能，其运动能力可提供精确的运动轮廓。杰克逊就此评论道：“这种运动技术相当复杂，但它恰恰为我们的系统带来了最合适的方法。”

智能伺服驱动器

杰克逊承认这个项目的难度一开始确实令人感到畏缩，用他的话说是“一个复杂得难以置信的过程”。不过，博世力士乐公司所提供的是一个堪称完美的解决方案：多轴电子传动轴系（ELS）和凸轮传动能力。强大的多轴控制器能处理40轴的伺服系统，使单一的控制器能够完成难度很高的任务。博世力士乐公司的PPC控制器进行全面的机器控制，包括逻辑、运动和输入/输出，博世力士乐公司的四台Ecodrive智能伺服驱动器协助控制器工作，一个驱动器负责控制一台伺服电动机。杰克逊说：“不需要由PPC控制器负责通知伺服电动机需要做什么，它们可以从各自的驱动器那里得到信息，这样就无需执行那么多的编码和运算，因而省去了不少信息处理时间。”

另外，博世力士乐公司同时应用了ELS和机器人功能，令单一的控制器能控制整个机器。为了实现系统协调同步化和在机器运行过程中跟踪产品，还需要基于控制器的PLS和多重控制功能。杰克逊解释说，控制器以ELS相位同步的操作方式对进料、传送、加塞与卸料等工序进行控制。由于这种分布使智能驱动器在内部处理所有对时间要求严格的任务，因此完成这些任务的速度比采用控制器快得多。

节约成本

杰克逊表示，与博世力士乐公司合作的一个主要优势就是能够节省成本，因为系统不需要多个分离的控制器，所以集成的PPC控制器意味着机器的制造成本较低。

另外，由Xycom Automation公司提供的悬垂而且还很好的满足了汽车OEM厂家平衡拉伸模量和拉伸强度的期望式HMI屏幕同样能降低成本。“原来的系统有一个HMI屏幕，他被放在客户要求的位置，”杰克逊说，“这意味着用6、坚持周期检定,保持实验机良好技术状态.检定周期1般为1年;户化的机器设计、额外的时间和成本。有了这种悬垂屏幕，我们就可以为每个客户制造同样的标准化机器。”Xycom公司的Pro-Face HMI屏幕通过串行数据通信与博世力士乐的PPC控制器相连，另外，机器采用SERCOS通信协议作为运动控制络，SERCOS数字通信允许基于机器动态变化的即时编程。

博世力士乐系统的另一个优势是采用了电子传动轴系。杰克逊表示：“传动轴系连同PPC，使机器能得到绝对的电动机回馈，并有能力通过单个控制器管理所有轴，这使得机器能够在堵塞或停电之后很快恢复，这样一切都会保持协调同步。”

简化的控制器结构

博世力士乐公司还为博世包装公司简化了控制器结构。杰克逊说：“控制器与所有重要界面进行公开通信，FLM利用机器上的以太TCP/IP和ControlNet界面，控制器监控通过机器的每一个药瓶。如果有药瓶遗失、由IPC检重系统检测出灌装量有问题、药瓶没有加塞等问题出现，就会由拒绝轮将药瓶作为不合格品丢使之到达冶炼所需要的范围弃。”所有这些任务都由一个由控制器输出的可编程限位开关完成。

杰克逊指出，基于驱动器与基于控制器的PLS对气动门和真空元件进行控制，为进料门、加塞和从卸料星形轮中移出不合格产品服务。机器不同部位的配置或定时变化都作为变量传送给控制器，然后由PPC控制器来决定每个轴的变化。杰克逊说：“这样在普通操作过程中，就可以确保机器不同部分的同步与非同步的协调工作。”

来源:《包装机械》