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在玻璃瓶罐行業(yè)，根據(jù)玻璃制品的成型過程不同，有吹-吹法、壓-吹法兩種制瓶工藝。尤其是在小口壓-吹工藝的成型過程，對(duì)玻璃料滴的重量控制都做嚴(yán)格要求，如果料重控制不當(dāng)，容易造成制品成型缺陷。玻璃廠通常調(diào)節(jié)料重的做法是通過人工調(diào)節(jié)勻料筒的高度，料棒的高度來實(shí)現(xiàn)。這種方法調(diào)節(jié)精度差，料滴抽樣沒有經(jīng)過系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析，人為的手動(dòng)調(diào)整往往達(dá)不到理想的效果。有的玻璃廠進(jìn)口瑞士EMHERT公司生產(chǎn)的PPC料重控制系統(tǒng)，控制精度高，滿足壓-吹法輕量瓶的生產(chǎn)要求。他的控制原理是檢測(cè)成型過程中芯子的行程，完成料重控制。由于控制原理所限制，不能應(yīng)用在吹吹法及壓機(jī)等制瓶工藝中，并且價(jià)格較高，高昂的價(jià)格并非所有玻璃廠能夠接受。我們的伺服料重控制系統(tǒng)不僅滿足多種制瓶機(jī)的生產(chǎn)工藝要求，同時(shí)還可用于壓機(jī)等設(shè)備的料重控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)由智能秤、上位機(jī)、PLC、伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)及電機(jī)驅(qū)動(dòng)的料重機(jī)械機(jī)構(gòu)─勻料筒和料棒。智能秤及現(xiàn)場(chǎng)按鈕操作臺(tái)，放置在制瓶機(jī)成型側(cè)一旁，有利于取瓶稱重，同時(shí)秤上加裝防護(hù)，防塵、放油。PLC、伺服驅(qū)動(dòng)器安裝在控制柜內(nèi)，控制柜安裝在控制室內(nèi)。秤與控制柜通過通訊線連接，操作臺(tái)與控制柜通過通訊線及電纜連接，完成信號(hào)的傳輸。人工將成型的瓶罐夾取放置在智能秤上，穩(wěn)態(tài)重量數(shù)據(jù)通過智能秤自動(dòng)將數(shù)據(jù)傳輸給控制器PLC和上位機(jī)。上位機(jī)用于顯示、保存采集數(shù)據(jù)及系統(tǒng)控制參數(shù)的輸入。PLC根據(jù)多組采集重量的均值與標(biāo)準(zhǔn)重量差值及機(jī)械傳動(dòng)比，通過PID及邏輯運(yùn)算控制伺服電機(jī)運(yùn)行，從而帶動(dòng)機(jī)械機(jī)構(gòu)勻料筒、中料棒、后料棒的上下運(yùn)行控制玻璃料滴的出料量。

1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

料重控制系統(tǒng)包括智能秤SC，用于人機(jī)交互控制的上位機(jī)C，用于運(yùn)動(dòng)控制的PLC，用于伺服運(yùn)動(dòng)控制的伺服驅(qū)動(dòng)器及伺服電機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)終端控制盒：筒子控制盒TZ，中料棒控制盒LB，后料棒控制盒LC。根據(jù)配置不同會(huì)選擇是否配置后料棒C及控制盒LC，終端控制盒主要用于現(xiàn)場(chǎng)控制操作。伺服驅(qū)動(dòng)器包括：控制筒子運(yùn)行的伺服驅(qū)動(dòng)器SFTZ，控制中料棒B運(yùn)行的伺服驅(qū)動(dòng)器SFLB，控制后料棒C運(yùn)行的伺服驅(qū)動(dòng)器SFLC。筒子伺服驅(qū)動(dòng)器SFTZ，通過電機(jī)線LD1和編碼器線LB1，控制筒子伺服電機(jī)MA，達(dá)到控制料重的目的。伺服驅(qū)動(dòng)器SFLB1通過電機(jī)線LD2和編碼器線LB2，控制伺服電機(jī)MB，達(dá)到控制中料重量的目的。伺服驅(qū)動(dòng)器SFLB2通過電機(jī)線LD3和編碼器線LB3，控制伺服電機(jī)MC，達(dá)到控制后料重量的目的。如下圖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1 

2、控制原理：

根據(jù)系統(tǒng)配置不同，本控制系統(tǒng)可以靈活運(yùn)用于制瓶機(jī)吹-吹法，壓-吹法等不同生產(chǎn)工藝的料重控制系統(tǒng)中，應(yīng)用范圍較廣?？刂品绞椒譃槭謩?dòng)控制及自動(dòng)控，控制步驟分為筒子控制料重及料棒控制料重。   

手動(dòng)控制方式：手動(dòng)控制方式是通過點(diǎn)動(dòng)按鈕“上升”或“下降”實(shí)現(xiàn)筒子或料棒的上下運(yùn)行。點(diǎn)動(dòng)位移可以設(shè)置，設(shè)置范圍0.01mm-1mm，靈活滿足了不同情況下的位移量。針對(duì)玻璃廠生產(chǎn)過程情況的需求，我們?cè)谑謩?dòng)方式下，還設(shè)計(jì)了長(zhǎng)按點(diǎn)動(dòng)按鈕，可以實(shí)現(xiàn)筒子或料棒的快速位移，位移距離和速度可以設(shè)置。此種情況應(yīng)用于快速扎住熱玻璃料進(jìn)行更換料碗或進(jìn)行維修，此功能在玻璃廠非常實(shí)用。

自動(dòng)控制方式：將玻璃瓶罐放置在智能秤上，穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)將被采集并發(fā)送給PLC。數(shù)據(jù)采集子程序?qū)⒉杉闹亓繑?shù)據(jù)經(jīng)過LRC校驗(yàn)正確后，用于控制器PLC的運(yùn)算，同時(shí)將數(shù)據(jù)顯示在上位機(jī)界面，用戶通過界面窗口設(shè)定想要操作的模式以及需要達(dá)到的控制精度。生成控制方案?jìng)鬟f給PLC控制伺服運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，控制器PLC根據(jù)采集樣品的不同做相應(yīng)的邏輯運(yùn)算，再根據(jù)不同的精度要求，控制伺服驅(qū)動(dòng)器。伺服驅(qū)動(dòng)器再分別控制筒子和料棒伺服電機(jī)的上升、下降，達(dá)到調(diào)節(jié)料重的目的。PLC控制原理接線圖如下：

3、操作步驟：

現(xiàn)場(chǎng)裝置調(diào)試，智能秤安裝在制瓶機(jī)成型側(cè)一旁，便于取瓶。智能秤的安裝位置要相對(duì)的水平，牢固。智能秤對(duì)水平度要求較高，首先調(diào)試智能秤的水平度，我們采用瑞士產(chǎn)的梅特勒-托利多Ⅱ級(jí)精度的天枰秤，精度為0.1G，設(shè)置秤的通訊參數(shù)。根據(jù)電腦界面設(shè)置的采樣次數(shù)進(jìn)行取樣測(cè)量。如果界面設(shè)置為2滴料，則系統(tǒng)只需要控制勻料筒及一個(gè)料棒的運(yùn)行；如果設(shè)置為3滴料，系統(tǒng)需要控制勻料筒，中料棒，后料棒的上下運(yùn)行，達(dá)到控制料重的目的。根據(jù)上位機(jī)界面，進(jìn)行系統(tǒng)操作。

      手動(dòng)控制方式：1、在筒子控制盒TZ上，將旋鈕SA打到手動(dòng)控制，拔出急停旋鈕SW1,初始化完成。根據(jù)取樣值的“平均值”與設(shè)定的“標(biāo)準(zhǔn)值”確定筒子上升及下降。在控制盒上手動(dòng)點(diǎn)動(dòng)JOG+或JOG-，控制筒子按0.01mm-0.5mm的范圍上升或下降，控制料重。如果在遇到緊急情況需要扎料或檢修時(shí)，需要快速操作，可以長(zhǎng)按JOG+或JOG-，筒子會(huì)按“長(zhǎng)按速速”（備注：長(zhǎng)按JOG+或JOG-按鈕運(yùn)行的速度，設(shè)置范圍1-10mm/s）快速上下運(yùn)行，“長(zhǎng)按位移”則是長(zhǎng)按JOG+或JOG-按鈕產(chǎn)生的位移，設(shè)置范圍1-100mm。靈活的操作方式滿足了客戶在不同情況下的需求。

自動(dòng)控制方式：2、在筒子控制盒TZ上，將旋鈕SA打到自動(dòng)控制。將“是否通訊”選擇為“YES”,實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)與PLC的實(shí)時(shí)通訊功能。這樣每次采集的重量數(shù)據(jù)會(huì)顯示在上位機(jī)上，當(dāng)采集次數(shù)達(dá)到設(shè)定“采集次數(shù)”，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)計(jì)算采集平均值。平均值與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)控制伺服系統(tǒng)上升或下降一定的距離，達(dá)到控制料重的目的。當(dāng)在下降過程中遇到石塊等硬物時(shí)，伺服電機(jī)轉(zhuǎn)矩會(huì)增大，當(dāng)轉(zhuǎn)矩大于設(shè)定的安全轉(zhuǎn)矩值時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，伺服停止運(yùn)行，達(dá)到保護(hù)系統(tǒng)的功能。

手動(dòng)控制方式：1、當(dāng)取樣料棒對(duì)應(yīng)的料滴重量時(shí)，需要設(shè)置料棒控制界面，同樣需要設(shè)置采樣次數(shù)等參數(shù)。參數(shù)設(shè)置完畢，在中料棒控制盒LB上，將旋鈕SB打到手動(dòng)控制，拔出急停按鈕SW2，初始化完成。根據(jù)取樣料重與設(shè)定值確定料棒上升或下降。在控制盒上手動(dòng)點(diǎn)動(dòng)JOG+或JOG-，控制料棒按0.1mm-0.5mm上升或下降，控制中料滴的料重。后料棒的控制方式與中料棒的控制方式相同。料棒界面中“長(zhǎng)按速度”與“長(zhǎng)按位移”的應(yīng)用與筒子控制方式相同。

自動(dòng)控制方式：2、料棒控制盒LB用于每段中料料重的控制，在料棒控制盒上，將旋鈕SB打到自動(dòng)控制，撥出筒子急停按鈕SW1，初始化完成后，首先根據(jù)電腦輸入的采集次數(shù)，采集每段的中料，將數(shù)據(jù)傳輸至控制器PLC，PLC根據(jù)料重平均值與標(biāo)準(zhǔn)值的差值判斷料棒運(yùn)行的方向，如果中料取樣值大于設(shè)定值則中料棒按0.1g/mm下降，小于設(shè)定值中料棒按0.1g/mm上升，在調(diào)整過程中再輔助增益調(diào)整，差值在允許范圍內(nèi)則不做調(diào)整。

為了便于用戶更加形象直觀的看到采集數(shù)據(jù)，采集重量的平均值被自動(dòng)繪制成實(shí)時(shí)的歷史曲線圖。每一次被采集的重量值，還被保存為EXCEL文檔，便于用戶查詢。

4結(jié)束語

料重控制與輕量化，輕量化的玻璃瓶罐生產(chǎn)工藝成為節(jié)能環(huán)保，綠色生產(chǎn)的有效解決方案。輕量瓶的主要特點(diǎn)是壁薄，質(zhì)量輕，瓶身玻璃分布均勻，壁厚均勻。輕量瓶具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、原材料用料少，既同樣的玻璃料可以多生產(chǎn) 15%-25%以上的產(chǎn)品。

2、單位產(chǎn)品的燃料，電力等消耗大為降低。

3、因?yàn)槠勘诒?，冷卻速度快，因此生產(chǎn)機(jī)速可以有效提高。

4、因重量減輕，以頓位計(jì)價(jià)的運(yùn)輸成本大為降低。

高端輕量瓶成為玻璃瓶罐行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，輕量化的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，離不開玻璃瓶罐料滴重量維持穩(wěn)定性的前提保證。料重控制系統(tǒng)在玻璃瓶罐行業(yè)應(yīng)用廣泛，本系統(tǒng)的技術(shù)水平達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白。本控制系統(tǒng)配置靈活、控制參數(shù)直觀易懂、操作簡(jiǎn)便。系統(tǒng)精準(zhǔn)的控制方式，有效避免了玻璃制品成型過程中由于料重問題產(chǎn)生的成型缺陷，提高了玻璃廠的經(jīng)濟(jì)效益。與國(guó)內(nèi)玻璃行業(yè)使用的同類產(chǎn)品比較性價(jià)比高，應(yīng)用范圍廣，使用靈活，更有效的適應(yīng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。本產(chǎn)品在2017年6月投入市場(chǎng)，現(xiàn)已應(yīng)用在江門粵玻、沂南三匯、廣西北流建鏵等多家玻璃廠。由投產(chǎn)數(shù)據(jù)分析，玻璃成品的料重控制精度在正負(fù)0.5克，基本滿足了高端玻璃制品的生產(chǎn)需求。如今，本產(chǎn)品公司每月生產(chǎn)10臺(tái)左右，為玻璃企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也為企業(yè)生產(chǎn)增產(chǎn)、增效貢獻(xiàn)一份力量。