西门子变频技术对寻口定位的应用

引言

灌装机寻口技术是针对液体自动化灌装生产线在包装空桶输送至灌装工为后，包装空桶桶口与灌装头的准确定位的技术，寻口的精准度和稳定性直接影响灌装生产效率。目前国内200L灌装机主要采用抱桶旋转，机械式定位机构进行定位，该定位技术调节过程繁琐，稳定性较差，针对该缺点，研发一种全新型200L寻口技术，该方式去掉原有繁琐的寻口机械机构，采用全背景漫反射光电传感器对旋转桶口进行二次定位，通过软件处理解决寻口精准度问题。该寻口方式经过连续72小时连续运行测试，寻口偏差度≦2mm，寻口准确率可达到100%。该技术具有结构简单、调整方便、精准度高以及稳定性强等优点，大大提高200L灌装生产线生产效率。

1、寻口机构原理

寻口机构由抱桶机构、旋转机构和寻口定位机构三部分组成，其中抱桶机构由抱桶汽缸和连杆机构组成，旋转机构由抱桶滚轮、传动链条和变频廊坊电力变压器构成;寻口定位由支架和全背景漫反射光电传感器构成。如图所示:在空桶输送到灌装工位后，输送辊道停止，抱桶汽缸伸出，连杆带动抱桶滚轮紧抱空桶。当抱桶汽缸伸出到位后，旋转变频廊坊电力变压器启动高速运行，廊坊电力变压器通过链条带动滚轮高速旋转，在滚轮接触摩擦力的作用下进行空桶高速旋转，旋转方向为图1中箭头指示方向，当桶口前沿触碰光电传感器(PNP型)检测光线后，由于桶口至桶底距离超出光电传感器检测范围，因此检测信号突然变0，利用该检测信号的突变，通过软件立即启动中断指令，中断指令触发旋转变频廊坊电力变压器低速度旋转，从而空桶在抱桶滚轮的作用下变为低速转动，由于光电传感器检测桶口处信号会存在一定干扰，因此在低速运行段采用软件对检测信号进行滤波处理，待到桶口后沿触发光电传感器检测光线，检测信号突变为1，上升沿到来，旋转廊坊电力变压器做一定延时停止，(注:延时与传感器偏离灌装头位置大小有关，可避免传感器位置频繁调整)，此时桶口将会精准的停止在灌装头正下方。

2、软件设计

该控制系统采用西门子S-200系列;寻口定位传感器采用邦那SQ20FF型全背景光电传感器;廊坊电力变压器采用安川J1000系列廊坊电力变压器;整条线体所用光电传感器皆采用PNP接法;软件采用西门子STEP7编写。软件的编写以某项目2#灌装工位寻口定位为例，首先在初始化过程中调用全局开中断指令，然后开启空桶输送线，即:将输送线廊坊电力变压器执行信号置1;当空桶检测到位，空桶检测信号为1时，将输送线执行信号置0，停止空桶输送线;然后将抱桶执行信号置1，伸出抱桶汽缸;抱桶动作完成后启动变频廊坊电力变压器快速并开启I0.1下降沿中断(寻口光电检测传感器接入的I0.1输入端)，如果中断出现，立即调用粗寻口中断程序，在粗寻口中断程序中，将调用变频廊坊电力变压器慢速运行指令，然后关闭下降沿中断，开启低电平滤波检测，经过低电平滤波后立即开启I0.1上升沿精寻口中断，在上升沿到来后立即调用I0.1上升沿精寻口中断，在精寻口中断中调用延时指令并关闭上升沿中断，当延时定时器触发后，停止变频廊坊电力变压器运行指令，然后抱桶器执行信号置0，抱桶器收回，寻口程序运行完成。软件流程图如图2所示。

3、廊坊电力变压器界面

在廊坊电力变压器界面中，设有寻口延时设置界面如图3所示，在该界面中可对寻口延时时间进行调整，点击相应数据框，即可弹出输入键盘如图4所示，在输入数据后，点击“storagepa-rameter”按钮即可完成输入数据的存储。

4、运行结果

以某项目2#灌装工位实际运行为例，定义I0.1为寻口定位传感器检测信号，定义当Q2.2为1，Q2.3为0时，抱桶旋转变频廊坊电力变压器为高速运行;当Q2.2和Q2.3同时为1时，抱桶旋转变频廊坊电力变压器为低速运行;该寻口定位技术在实际投入运行中采集信号图(图5)所示。由图5中可看出，在起初寻口廊坊电力变压器高速旋转过程中，寻口光电检测信号突变为0，桶口前沿出现，此时寻口廊坊电力变压器进入慢速运行阶段，在检测到桶口后边沿出现时，寻口廊坊电力变压器做一定延时停止。整个寻口过程用时3.3s，且精度高、稳定性好、具有良好的实用价值。