1 設(shè)備簡介
1．制袋機(jī)功能簡介
圖1 制袋機(jī)功能
該機(jī)的包裝材料由位于機(jī)體后部的放卷機(jī)構(gòu)導(dǎo)出，經(jīng)放卷輥后進(jìn)入分類機(jī)構(gòu)，在此處包材由分切刀從中間分為兩部分，在通過分卷板進(jìn)入兩側(cè)的導(dǎo)膜輥，使薄膜變向，進(jìn)入封合區(qū)，通過縱封、橫封、填充上料、打印批號、切凹口、縱切、打斷裂線，橫切最后形成成品由輸送機(jī)輸出，適用于醫(yī)藥、食品和化妝品等行業(yè)。設(shè)備現(xiàn)場圖如圖2所示。
圖2 設(shè)備現(xiàn)場圖
此外，制袋機(jī)控制系統(tǒng)配置如表1所示。
表1 制袋機(jī)控制系統(tǒng)配置
1.2 裝盒機(jī)功能簡介
裝盒機(jī)具有自動取盒，自動整理板塊，自動推板，自動打印批號，自動封口，自動輸送等功能，最后將成品輸出。適用于與制袋機(jī)聯(lián)線作業(yè)使用，對制袋機(jī)制成的藥品包裝袋自動整理排序進(jìn)行裝盒包裝。自動裝盒機(jī)進(jìn)料一般分為三個入口：說明書入口、藥袋（瓶）入口和機(jī)包盒入口。從機(jī)包盒進(jìn)料到最后包裝成型的整個過程大致可以分成四個階段：下盒、打開、裝填、合蓋。下盒動作通常是由一個吸盤從紙盒進(jìn)料口吸取一個紙盒，下行到裝盒的主線上，由一個導(dǎo)軌卡位將紙盒固定并用一個推板打開紙盒，同時會有兩個可向前移動的卡位從下面升起，從前后方向卡住紙盒的側(cè)面，使盒子打開成直角并前移到裝填區(qū)域。在裝填區(qū)域填裝后，機(jī)器的機(jī)構(gòu)會將耳朵折進(jìn)左右的導(dǎo)軌中，然后再進(jìn)行合蓋動作。合蓋前機(jī)構(gòu)會先彎折紙盒的插舌，然后有一推板推動盒蓋彎折，使插舌插進(jìn)盒子中并使鎖扣扣緊。合蓋動作是個關(guān)鍵性的動作，完成的好壞與紙盒的結(jié)構(gòu)和機(jī)器調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確程度有很大關(guān)系。另外，不同裝盒機(jī)供應(yīng)商提供的設(shè)備，其工作原理和機(jī)構(gòu)動作會有所不同，所以機(jī)包盒的結(jié)構(gòu)應(yīng)該與之相匹配。
設(shè)備調(diào)試圖如圖3所示。
圖3 推板調(diào)試圖
裝盒完成后，設(shè)備調(diào)試圖片如圖4。
圖4 裝盒完成后設(shè)備調(diào)試
制袋機(jī)控制系統(tǒng)配置如表2。
表2 制袋機(jī)控制系統(tǒng)配置
1.3 聯(lián)線及補(bǔ)袋系統(tǒng)功能簡介
這部分控制由總線型運(yùn)動控制器+兩顆伺服組成。兩顆伺服分別為裝盒機(jī)主伺服和補(bǔ)袋伺服。工作過程為制袋機(jī)制袋、填料，由傳送機(jī)構(gòu)把制成的藥袋放到裝盒機(jī)傳送帶格子內(nèi)，每個格子可放6-10袋，即每個藥盒裝6-10袋。按照6袋舉例，如果單個格子內(nèi)是1、2、3袋，那么這個格子是不能被裝盒的，運(yùn)行到傳送帶末端剔除，不允許裝盒；如果單個格子里是4、5袋子，那么在經(jīng)過補(bǔ)袋機(jī)時，補(bǔ)袋伺服動作、吸盤吸+放動作，完成補(bǔ)袋，補(bǔ)袋成功后該格子可以被裝盒；如果單個格子里是6袋子，不用補(bǔ)袋，直接裝盒。聯(lián)線部分控制系統(tǒng)配置如表3。
表3 聯(lián)線部分控制系統(tǒng)配置
2 臺達(dá)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)圖
圖5 臺達(dá)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)圖
2.1 網(wǎng)絡(luò)組成說明
DeviceNet網(wǎng)絡(luò)有3個站，由臺達(dá)DVP系列PLC、總線型運(yùn)動控制器左側(cè)擴(kuò)展DeviceNet模塊完成，實現(xiàn)3個PLC之間的數(shù)據(jù)交換，完成連鎖控制；總線型運(yùn)動控制器通過CANopen總線控制2顆伺服，完成裝盒、補(bǔ)袋功能；總線型運(yùn)動控制器本機(jī)自帶以太網(wǎng)口與藥廠MES系統(tǒng)連接，上傳生產(chǎn)數(shù)據(jù)。
2.2 DeviceNet的網(wǎng)絡(luò)配置
圖6 DeviceNet的網(wǎng)絡(luò)配置
2.3 臺達(dá)10MC通過以太網(wǎng)與藥廠MES系統(tǒng)通訊（Modbus TCP）
MES系統(tǒng)即制造執(zhí)行系統(tǒng) (manufacturing execution system，簡稱MES），可以為用戶提供一個快速反應(yīng)、有彈性、精細(xì)化的制造業(yè)環(huán)境，幫助企業(yè)減低成本、按期交貨、提高產(chǎn)品的質(zhì)量和提高服務(wù)質(zhì)量。適用于不同行業(yè)（家電、汽車、半導(dǎo)體、通訊、IT、醫(yī)藥），能夠?qū)我坏拇笈可a(chǎn)和既有多品種小批量生產(chǎn)又有大批量生產(chǎn)的混合型制造企業(yè)提供良好的企業(yè)信息管理。
設(shè)備最終用戶北京某藥廠的MES系統(tǒng)和臺達(dá)10MC以太網(wǎng)通訊時，需要提供的通訊地址是6位數(shù)的十進(jìn)制地址，比如D0的通訊地址需提供404097。即40001+4096（H1000）,以此類推。部分地址表如表4。
表4 部分地址表
3號從站 裝盒機(jī) 1號主站 制袋機(jī) 2號從站 PLC 10MC中MC地址 通訊地址
盒用量 D6260 → D6087 → D6299 → D6512 → D6262 439031
說明書用量 D6262 → D6089 → D6301 → D6514 → D6264 439033
盒產(chǎn)品數(shù)量 D6264 → D6091 → D6303 → D6516 → D6266 439035
100生產(chǎn)速度 D6266 → D6093 → D6305 → D6518 → D6268 439037
100生產(chǎn)效率 D6267 → D6094 → D6306 → D6519 → D6269 439038
產(chǎn)品批號 D6268 → D6095 → D6307 → D6520 → D6270 439039
3 應(yīng)用DVP10MC解決聯(lián)線控制方案
圖7總線型運(yùn)動控制器解決聯(lián)線控制方案
根據(jù)實際應(yīng)用情況，應(yīng)用總線型運(yùn)動控制器解決連線控制方案有以下幾點(diǎn)值得注意：
（1）制袋機(jī)主軸變頻器編碼器信號接入到10MC主機(jī)15針編碼器接口，通過DMC_ExternalMaster外部虛主軸指令構(gòu)建成一個虛擬的伺服軸，軸號3。裝盒機(jī)伺服通過MC_GearIn指令與3號軸建立主從齒輪關(guān)系。聯(lián)線時Gear In齒輪嚙合，取消聯(lián)線時Gear out齒輪脫離。聯(lián)線運(yùn)行中通過追加位移MC_MoveSuperImposed指令修正伺服偏差，保證藥袋準(zhǔn)確裝盒。取消聯(lián)線狀態(tài)，裝盒機(jī)手動或點(diǎn)動運(yùn)行時，即使用MC_MoveVelocity指令控制。
。2）補(bǔ)袋伺服控制方案與裝盒伺服相同。系統(tǒng)運(yùn)行時，補(bǔ)袋伺服以裝盒機(jī)伺服為主軸，GearIn齒輪嚙合，取消補(bǔ)袋時Gear out齒輪脫離。補(bǔ)袋信號由制袋機(jī)的DVP28SV發(fā)出，通過DeviceNet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入總線型運(yùn)動控制器運(yùn)動控制程序，執(zhí)行連鎖控制。
。3）主要程序截圖。其中，主軸編碼器構(gòu)建為虛主軸，軸號3，如圖8所示。
圖8 主要程序截圖
齒輪嚙合、追加位移指令如圖9所示。
圖9齒輪嚙合、追加位移指令
。4）聯(lián)線生產(chǎn)有6袋/盒，10袋/盒兩種生產(chǎn)模式，可通過修改4號軸MC_Gearin指令電子齒輪比的分母實現(xiàn)。操作可以通過制袋機(jī)的HMI執(zhí)行，通過DeviceNet網(wǎng)絡(luò)傳輸至上圖程序中的D6280。
4 伺服參數(shù)設(shè)定
4.1 裝盒伺服中主要參數(shù)設(shè)置
P1-01=0B (A2伺服選擇為CANopen控制模式)
P3-00=4 (A2伺服CANopen站號，即伺服軸號)
P3-01=403 (CANopen網(wǎng)絡(luò)通訊波特率為1M)
P3-09=5055(CANopen同步設(shè)定，380V伺服)
4.2 補(bǔ)袋伺服中主要參數(shù)設(shè)置
P1-01=0B (A2伺服選擇為CANopen控制模式)
P3-00=5 (A2伺服CANopen站號，即伺服軸號)
P3-01=403 (CANopen網(wǎng)絡(luò)通訊波特率為1M)
P3-09=5055(CANopen同步設(shè)定)
5 控制畫面
制袋機(jī)如圖10。
圖10 制袋機(jī)
裝盒機(jī)如圖11。
圖11 裝盒機(jī)
6 調(diào)試成果
根據(jù)實際情況，調(diào)試成果有以下幾點(diǎn)：第一，制袋機(jī)制作藥品包裝袋精度達(dá)到要求；第二，裝盒機(jī)可6袋、10袋工作模式裝盒；第三，設(shè)備單機(jī)、聯(lián)線運(yùn)行模式均可正常運(yùn)行；最后，設(shè)備最高可生產(chǎn)60盒/分鐘，達(dá)到要求。圖11為成品示意圖。
圖11 成品示意圖
7 結(jié)束語
本套藥品生產(chǎn)聯(lián)線設(shè)備的案例，成功應(yīng)用了臺達(dá)DeviceNet總線產(chǎn)品、總線型運(yùn)動控制器，并通過以太網(wǎng)與制藥廠MES系統(tǒng)通訊，體現(xiàn)了臺達(dá)PLC產(chǎn)品可通過網(wǎng)絡(luò)提供給客戶穩(wěn)定、快速且精確的解決方案。
作者簡介：
周維，出生于1982年7月，畢業(yè)于沈陽大學(xué)自動化專業(yè)，F(xiàn)任中達(dá)電通股份有限公司工業(yè)控制系統(tǒng)(ICS)產(chǎn)品處應(yīng)用工程師，從事臺達(dá)工業(yè)控制系統(tǒng)產(chǎn)品應(yīng)用推廣、技術(shù)支持。