CN106966217A - 一种医用耗材制备装置的控制系统 - Google Patents

Abstract

一种医用耗材制备装置的控制系统，所述医用耗材制备装置包括大轴、两个转速方向相反的切断轴、两个转速方向相反的送布轴以及胶枪横动轴，所述控制系统使医用耗材制备装置的大轴、切断轴、送布轴以及胶枪横动轴即能分别自主传动又能同步联动运转；所述控制系统包括大轴电机变频器、切断轴电机变频器、送布轴电机变频器、胶枪横动轴驱动器、大轴电机、切断轴减速电机、送布轴减速电机、胶枪横动轴减速伺服电机和控制器；控制器的电机变频控制信号输出端通过电机变频器控制电机变频，进而通过电机驱动医用耗材制备装置上各个机构的动作。

Description

一种医用耗材制备装置的控制系统

技术领域

本发明涉及一种控制系统，特别涉及一种医用耗材制备装置的控制系统。

背景技术

传统的医用耗材制备装置包括大轴、两个转速方向相反的切断轴、两个转速方向相反的送布轴以及胶枪横动轴，通过电机驱动大轴，再通过齿轮等复杂传动机构传递给其它工作轴。由于完全采用机械化设计，其结构、制造、使用和维修过程都很复杂。由于受齿轮传递相互联动的制约，复杂的机械结构限制了机器运转速度，生产效率低，油垢污染严重，噪声大，工作环境差，属于淘汰产品。

近年来，随着工业的发展和对各种机械性能、产品质量要求的逐步提高，单单针对一台电机的控制在许多场合己经不能满足实际生产的要求，在生产过程中，一个生产线经常要用多台电动机，这些电动机可能是分工协作完成一个设备的生产，也可能是分别完成各自的工作，相互之间没有任何联系，这就需要人们去控制多台电机，使其协调运行，这样多电机控制问题就产生了。迄今为止的设计经验大多主张每台变频器和电机都拥有专门属于自己的控制器，但是这样的设计就会提高系统的成本和复杂度，降低系统的性能和可靠性。

现在变频器的技术已经比较成熟，基本型的变频器都有一拖二甚至更高的功能，这样就可以用变频器来带动多台电动机运行从而实现多电机的控制。使用这种方式，由于只用一台变频器，所以投资少，减少了额外的硬件，又降低了整个系统的成本，同时最大限度的提高设备利用率，挖掘增效潜力。但是此方案只对电机数目不多，电机分布比较集中的应用系统比较合适。二是采用每台电动机各由一台变频器来控制的方式，那么这就要用到多台交流变频调速器，再利用PLC来控制多台变频调速器，从而达到多电机控制的目的。采用这种方法，由于使用多台变频器，相较于第一种方案投资较大，但是适用于大规模生产线中电机数目较多，电机分布距离较远的情况，而且，用PLC和变频器搭建的程控系统，不但可以实现设备运行的自动化管理和监控，提高了系统的可靠性和安全性，而且提高了企业经济效益和工作效率。因此，该系统具有一定的工程应用和推广价值。

变频调速具有高效率、宽范围和高精度等特点，是目前运用最广泛且最有发展前途的调速方式。交流电动机变频调速系统的种类很多，从早期提出的电压源型变频器开始，相继发展了电流源型，脉宽调制等各种变频器。目前变频调速的主要方案有：交-交变频调速，交-直-交变频调速，同步电动机自控式变频调速，正弦波脉宽调制（SPWM）变频调速，矢量控制变频调速等。变频调速系统由电力半导体变流器、电动机、控制、检测四部分组成。这四部分相互依存，共同作用，实现交流驱动的高精度、使用方便、低转矩脉动、低噪音、无传感器、小型化等性能指标。异步电动机变频调速具有调速范围广，平滑性较高，机械特性较硬的优点，可以方便地实现恒转矩或恒功率调速。

PLC英文全名为Programable Controller，即可编程控制器，包括逻辑运算、顺序控制、时序、计数以及算术运算等程序。它用一串指令形式存放在存储器中，然后根据存储的控制内容，经过模拟、数字等输入输出部件，对生产设备与生产过程进行控制。一套典型的PLC通常包括CPU模块、电源模块和一些I/O模块，这些模块被插在一块背板上。如果配置增加，可能会包括一个操作员界面、监控计算机、通信模块、软件以及一些可选的特殊功能模块。可编程控制器不仅容易安装，占用空间小，能源消耗小，带有诊断指示器可以帮助故障诊断，而且可以被重复使用到其他的项目中去。现在，尽管PLC的功能，如运行速度、接口种类、数据处理能力已经获得了很大的提高，但PLC一直保持了最初设计的原则，那就是简单之上的原则。1968年，通用汽车公司确立了第一个可编程逻辑控制器的标准，目的在于替代既复杂又昂贵的继电器控制系统。该设计规格需要固态系统和电脑技术，并要求能够在工业环境中生存，也能够方便地编程，并且可以重复使用。到1969年，第一个PLC诞生，当时称为可编程控制器，英文称为Programmable Controller，缩写为PC。由于第一代PLC是为了取代继电器，因此，采用采用了梯形图语言作为编程方式，形成了工厂的编程标准。这些早期的控制器满足了最初的要求，并且打开了新的控制技术发展的大门。在很短时间内，PLC就迅速扩展到食品、饮料、金属加工、制造等多个行业。

变频器可分为间接变频器和直接变频器两大类。间接变频器先将工频交流电源整流成电压大小可控的直流，再经过逆变器变换成可变频率交流，由此也称交-直-交变频器；直接变频器则将工频交流一次性变换成可变频率交流，故可称交-交变频器。目前以间接变频器应用较为广泛。

交-直-交变频器控制简单，所用晶闸管元件少，但它要经过两次能量转换损耗比较大，而且大部分变频器都用不可控器件作逆变开关，采用电容强迫换流，电路结构复杂。交-交变频器可直接将电网频率交流变成频率可调交流，无需中间直流环节，从而可提高整个变频装置的变换效率。又由于交-交变频器中晶闸管可利用交流电网实现电源自然换流，无需专门设计换流电路，简化了变流器结构。再由于这种变频器基本单元是由三相可逆整流装置所构成、每相装置均为两个反并联的三相整流器、变频器容量就由它们来分担，因此在不采用元件串、并联的条件下，可将交-交变频器容量做得很大，使这种变频器在大容量低速同步电机的无齿系传动、大型线绕异步电机的超同步双馈调速，以及新型交流励磁变速恒频发电系统中得到了相当广泛的应用。

可编程序控制器（Programmable Controller）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程序控制器主要用来代替继电器实现逻辑控制，称可编程逻辑控制器（Programmable Logic controller），简称PLC随着技术的发展，这种装置的功能己经大大超过了逻辑控制的范围，不仅具有逻辑控制功能，而且还能实现数据运算、数据传输和处理等功能，使其真正成为一种电子计算机工业控制设备，因此，今天这种装置称作可编程序控制器，简称PC，但是为了避免与个人计算机（Personal computer）的简称PC混淆，所以仍将可编程序控制器简称为PLC。

综上所述，为了改善生产条件，提高生产效率，有必要改进现有的医用耗材制备装置的控制系统，使得老机器实现智能化、自动化控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于医用耗材制备装置的控制系统，以解决现有的医用耗材制备装置的各工作轴的联动都采用纯机械设计，使用和维修过程复杂，工作效率低下等问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种医用耗材制备装置的控制系统，所述医用耗材制备装置包括大轴、两个转速方向相反的切断轴、两个转速方向相反的送布轴以及胶枪横动轴，所述控制系统使医用耗材制备装置的大轴、切断轴、送布轴以及胶枪横动轴即能分别自主传动又能同步联动运转；所述控制系统包括大轴电机变频器、切断轴电机变频器、送布轴电机变频器、胶枪横动轴驱动器、大轴电机、切断轴减速电机、送布轴减速电机、胶枪横动轴减速伺服电机和控制器；

控制器的大轴电机变频控制信号输出端通过大轴电机变频器控制大轴电机变频，大轴电机用于驱动医用耗材制备装置的大轴动作；

控制器的牵压辊电机变频控制信号输出端通过切断轴电机变频器控制切断轴减速电机变频，切断轴减速电机用于驱动医用耗材制备装置的两个转速方向相反的切断轴动作；

控制器的送布轴电机变频控制信号输出端通过送布轴电机变频器控制送布轴减速电机变频，送布轴减速电机用于驱动医用耗材制备装置的两个转速方向相反的送布轴动作；

控制器的胶枪横动轴驱动控制信号输出端通过胶枪横动轴驱动器控制胶枪横动轴减速伺服电机的工作状态，胶枪横动轴减速伺服电机用于驱动医用耗材制备装置的胶枪横动轴动作。

进一步地，所述控制器采用PLC机或可编程逻辑器件CPLD实现。

进一步地，所述大轴电机、牵伸轴减速电机和送布轴减速电机均为四极电机。

本发明的有益效果是： 本发明通过可编程逻辑器实现对医用耗材制备装置各轴统一控制，使医用耗材制备装置各轴自主传动又能同步联动运转，实现同步联动加工功能。本发明是全新的计算机控制技术、变频和伺服电机技术、减速机技术的综合应用。本发明的推广使用替代了复杂的机械设计，降低制造成本，提高生产效率，具有很大的经济价值。本发明就是针对现有的医用耗材制备装置而设计的，用于现有的医用耗材制备装置的自动化升级改造，使现有废旧的医用耗材制备装置二次利用，节约了能源。本发明的提出，将为医用耗材制备装置改造和更新换代奠定了基础技术。

附图说明

图1是本发明的用于医用耗材制备装置的同步联动控制系统的结构框图。

具体实施方式

如图1所示，一种医用耗材制备装置的控制系统，所述医用耗材制备装置包括大轴、两个转速方向相反的切断轴、两个转速方向相反的送布轴以及胶枪横动轴，所述控制系统使医用耗材制备装置的大轴、切断轴、送布轴以及胶枪横动轴即能分别自主传动又能同步联动运转；所述控制系统包括大轴电机变频器、切断轴电机变频器、送布轴电机变频器、胶枪横动轴驱动器、大轴电机、切断轴减速电机、送布轴减速电机、胶枪横动轴减速伺服电机和控制器；

控制器的大轴电机变频控制信号输出端通过大轴电机变频器控制大轴电机变频，大轴电机用于驱动医用耗材制备装置的大轴动作；

控制器的牵压辊电机变频控制信号输出端通过切断轴电机变频器控制切断轴减速电机变频，切断轴减速电机用于驱动医用耗材制备装置的两个转速方向相反的切断轴动作；

控制器的送布轴电机变频控制信号输出端通过送布轴电机变频器控制送布轴减速电机变频，送布轴减速电机用于驱动医用耗材制备装置的两个转速方向相反的送布轴动作；

控制器的胶枪横动轴驱动控制信号输出端通过胶枪横动轴驱动器控制胶枪横动轴减速伺服电机的工作状态，胶枪横动轴减速伺服电机用于驱动医用耗材制备装置的胶枪横动轴动作。 所述控制器采用PLC机实现，所述大轴电机、牵伸轴减速电机和送布轴减速电机均为四极电机。

本发明通过可编程逻辑器实现对医用耗材制备装置各轴统一控制，使医用耗材制备装置各轴自主传动又能同步联动运转，实现同步联动加工功能。本发明是全新的计算机控制技术、变频和伺服电机技术、减速机技术的综合应用。本发明的推广使用替代了复杂的机械设计，降低制造成本，提高生产效率，具有很大的经济价值。本发明就是针对现有的医用耗材制备装置而设计的，用于现有的医用耗材制备装置的自动化升级改造，使现有废旧的医用耗材制备装置二次利用，节约了能源。本发明的提出，将为医用耗材制备装置改造和更新换代奠定了基础技术。

本发明采用四轴减速变频和伺服电机，分别自主传动，计算机统一控制，解决了智能化操作控制，智能化同步联动稳定启车，智能化同步联动稳定运行，智能化同步联动稳定停车，保持了涂胶过程的连续不间断和不均匀。实现操作全部智能化，旧机型改造提高效率最高40％，机械维修量减少50％，降低噪声15-20分贝，工作环境改善。

Claims (3)

1.一种医用耗材制备装置的控制系统，所述医用耗材制备装置包括大轴、切断轴、送布轴以及胶枪横动轴，其特征在于：所述控制系统使医用耗材制备装置的大轴、切断轴、送布轴以及胶枪横动轴即能分别自主传动又能同步联动运转；所述控制系统包括大轴电机变频器、切断轴电机变频器、送布轴电机变频器、胶枪横动轴驱动器、大轴电机、切断轴减速电机、送布轴减速电机、胶枪横动轴减速伺服电机和控制器；

控制器的大轴电机变频控制信号输出端通过大轴电机变频器控制大轴电机变频，大轴电机用于驱动医用耗材制备装置的大轴动作；

控制器的牵压辊电机变频控制信号输出端通过切断轴电机变频器控制切断轴减速电机变频，切断轴减速电机用于驱动医用耗材制备装置的切断轴动作；

控制器的送布轴电机变频控制信号输出端通过送布轴电机变频器控制送布轴减速电机变频，送布轴减速电机用于驱动医用耗材制备装置的送布轴动作；

控制器的胶枪横动轴驱动控制信号输出端通过胶枪横动轴驱动器控制胶枪横动轴减速伺服电机的工作状态，胶枪横动轴减速伺服电机用于驱动医用耗材制备装置的胶枪横动轴动作。

2.根据权利要求1所述的医用耗材制备装置的控制系统，其特征在于，所述控制器采用PLC机或可编程逻辑器件CPLD实现。

3.根据权利要求1或2所述的医用耗材制备装置的控制系统，其特征在于，所述大轴电机、牵伸轴减速电机和送布轴减速电机均为四极电机。