CN108974407A - 一种茶叶罐装设备的定位控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种茶叶罐装设备的定位控制系统，包括控制机构和灌装系统，所述灌装系统包括灌装气缸、灌装头定位装置、提升气缸、摆动气缸和灌装阀，所述控制机构内设有PLC控制系统，所述PLC控制系统的信号端交互连接有HMI人机界面，所述PLC控制系统的信号输出端连接有伺服电机和步进电机，所述步进电机的驱动端与提升气缸相连接，所述PLC控制系统通过三相异步电机连接有摆动气缸，所述PLC控制系统的信号端连接有金属感应传感器，所述金属感应传感器信号控制端还连接有定位控制模块；显著提高灌装的质量、工作效率，能直接监测灌装过程和称重的过程，使控制过程更加清晰直观，给操作员的工作带来了极大的方便。

Description

一种茶叶罐装设备的定位控制系统
技术领域
本发明涉及灌装机技术领域，具体为一种茶叶罐装设备的定位控制系统。
背景技术
随着我国经济高速发展，人们的生活水平不断提高，对于茶叶等传统饮料的追求不断提高，随着需求量的不断提高，目前低下的包装效率和日益增长的需求形成了供需矛盾。由于技术的发展，灌装机械在各行业的应用越来越广泛，灌装机械的发展也大大提髙了这些行业的自动化水平，虽然目前灌装机的自动化水平较高，但是在茶叶行业，进行自动包装的茶叶还是具有一定的技术缺陷的，特别是在灌装机的控制系统上还存在以下不足之处：现有的灌装机控制系统，整体的控制设备复杂，不便于维修，且系统内部选用的电气原件质量较差、寿命短、可靠性差，严重影响了灌装机的性能。
发明内容
为了克服现有技术方案的不足，本发明提供一种茶叶罐装设备的定位控制系统，能有效的解决背景技术提出的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种茶叶罐装设备的定位控制系统，包括机架、控制机构和灌装系统，所述机架的上表面固定安装有灌装系统，所述灌装系统的上表面上还固定安装有控制机构，所述灌装系统包括灌装气缸、提升气缸、摆动气缸和灌装头定位装置；
所述灌装头定位装置包括旋转分布盘和固定安装架，所述旋转分布盘的轴向端与灌装气缸轴向连接，所述旋转分布盘的上部通过调节螺钉与固定安装架相连接，所述固定安装架的外表面上固定安装有金属感应传感器，所述金属感应传感器的左端连接有接近开关；
所述控制机构内部设置有PLC控制系统，所述PLC控制系统的信号端交互连接有HMI人机界面，所述PLC控制系统的信号输出端连接有伺服电机和步进电机，所述伺服电机的驱动端连接有压盖气缸，所述步进电机的驱动端与提升气缸相连接，所述PLC控制系统的信号控制端连接有三相异步电机，所述三相异步电机的信号端连接有摆动气缸，所述PLC控制系统的信号端连接有金属感应传感器，所述金属感应传感器信号控制端还连接有定位控制模块。
作为本发明一种优选的技术方案，所述定位控制模块包括定位检测芯片，所述定位检测芯片的内部设置有缓冲存储器，所述定位检测芯片的输出端连接有驱动装置，所述驱动装置的内部设置有偏差计数器，所述偏差计数器的信号端接收定位检测芯片的正反方向脉冲信号。
作为本发明一种优选的技术方案，所述偏差计数器的输出端连接有D/A转换器，所述D/A转换器的信号端连接有频率转换器，所述频率转换器的信号端连接有伺服放大器。
作为本发明一种优选的技术方案，所述伺服放大器的信号端连接有伺服电机驱动器，所述伺服电机驱动器的PG输出端反馈连接到频率转换器的输入端，且所述伺服电机驱动器的PG输出端与偏差计数器反馈连接。
作为本发明一种优选的技术方案，所述HMI人机界面的内部设置有Labvier控制模块，所述Labvier控制模块的信号交互端还连接有人机交互控制器。
作为本发明一种优选的技术方案，所述PLC控制系统的信号端还连接有中央处理器，所述中央处理器的信号端连接有外部设备接口，所述中央处理器的输出端连接有数据存储器。
作为本发明一种优选的技术方案，所述中央处理器的输出端通过输出接口连接有接触器，所述接触器的信号端连接有物品检测光电开关。
作为本发明一种优选的技术方案，所述中央处理器的交互端口还连接有拓展接口，所述拓展接口的信号端连接有I/O拓展单元。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明中涉及的灌装机在控制方面可以很好的提高生产效率和资源利用率，能够充分利用资源和提高劳动生产率，能够提高灌装的质量、工作效率，符合控制系统要求的人机界面系统，能直接监测灌装过程和称重的过程，使控制过程更加清晰直观，给操作员的工作带来了极大的方便。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的灌装头定位装置结构示意图；
图3为本发明的控制机构示意图；
图4为本发明的定位控制模块示意图；
图5为本发明的中央处理器示意图；
图中标号：
1-机架；2-灌装系统；3-控制机构；
201-灌装气缸；202-提升气缸；203-摆动气缸；204-旋转分布盘；205-金属感应传感器；206-接近开关；207-固定安装架；
301-PLC控制系统；302-伺服电机；303-步进电机；304-三相异步电机；305-定位控制模块；306-定位检测芯片；307-缓冲存储器；308-驱动装置；309-偏差计数器；310-D/A转换器；311-频率转换器；312-伺服放大器；313-伺服电机驱动器；314-中央处理器；315-数据存储器；316-外部设备接口；317-拓展接口；318-I/O拓展单元；319-接触器；320-物品检测光电开关；321-HMI人机界面；322-Labvier控制模块；323-人机交互控制器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图5所示，本发明提供了一种茶叶罐装设备的定位控制系统，包括机架1、灌装系统3和灌装系统2，所述机架1的上表面固定安装有灌装系统2，所述灌装系统2的上表面上还固定安装有灌装系统3。
本实施例中，灌装系统3是食品盒中袋灌装机的关键部分，它按照相应指令给执行机构分配动作，使得整个灌装机能够协调运作，灌装系统3的准确性和灵敏性关系到各个执行件动作的精确度以及协调性，直接关系到灌装的平稳性和精确性，在该设计中，灌装机的各个执行件均采用PLC控制系统进行控制，人员可在人机界面上对该灌装机进行操作，灌装系3在灌装系统3的指令下，完成去盖－灌装－加盖这云个动作，提高了自动化程度。
所述灌装系统2包括灌装气缸201、提升气缸202、摆动气缸203和灌装头定位装置。所述灌装头定位装置包括旋转分布盘204和固定安装架207，所述旋转分布盘204的轴向端与灌装气缸201轴向连接，所述旋转分布盘204的上部通过调节螺钉与固定安装架207相连接，所述固定安装架207的外表面上固定安装有金属感应传感器205，所述金属感应传感器205的左端连接有接近开关206。
所述灌装系统3内部设置有PLC控制系统301，所述PLC控制系统301的信号端交互连接有HMI人机界面321，所述HMI人机界面321的内部设置有Labvier控制模块322，所述Labvier控制模块322的信号交互端还连接有人机交互控制器323。
本实施例中，为了使灌装头信号准确送入PLC控制系统301，将电感式接近开关206固定安装，并在其下方有效距离内安装一个旋转分度盘318，该分度盘318与灌装头准确对应并随灌装头旋转，通过旋转分度盘318上的金属感应传感器205和固定安装架207上的接近开关206确定哪一个灌装头进入灌装区，并将信号送入PLC控制系统301，确保灌装阀的开启不会发生错误动作。
所述PLC控制系统301的信号输出端连接有伺服电机302和步进电机303，所述伺服电机302的驱动端连接有压盖气缸，所述步进电机303的驱动端与提升气缸202相连接，所述PLC控制系统301的信号控制端连接有三相异步电机304，所述三相异步电机304的信号端连接有摆动气缸203，所述PLC控制系统301的信号端连接有金属感应传感器205，所述金属感应传感器205信号控制端还连接有定位控制模块305。
定位控制模块305可以同时实现对8轴的运动控制，每轴可以设置最多个10定位数据，每个定位数据包括运行形式、控制方法、加减速时间、减速停止时间、命令速度、定位地址或位移量和停顿时间设置，通过设置这些数据，可以对逐个轴实现单独的定位控制，从而用简单的控制方式实现复杂的运动，在灌装组件，需要进行运动控制的有负责灌装，12台伺服电机和换向的12台歩进电机，共24轴，且24轴间需协同作用，所以选用3块定位检测芯片306。
本实施例中，PLC控制系统301通过伺服电机302、步进电机303和三相异步电机304控制气缸运动，PLC控制系统301对控制对象的运动进行分析后，编制控制对象所用的用户程序，将这些程序及与控制对象相关的设置存储在的中央处理器中，中央处理器根据用户程序对这些信息进行处理后，把执行机构的工作命令以输出信号的形式从输出接口传送到接触器、电磁体、伺服电机等执行机构来完成工作命令，在运行过程中，PLC控制系统301以及中央处理器除了通过输入接口和输出接口进行信号传输外，还可以通过扩展接口接收来自扩展单元的信号。
在上述中，所述PLC控制系统301的信号端还连接有中央处理器314，所述中央处理器314的信号端连接有外部设备接口316，所述中央处理器314的输出端连接有数据存储器315。
所述中央处理器314的输出端通过输出接口连接有接触器319，所述接触器319的信号端连接有物品检测光电开关320，所述中央处理器314的交互端口还连接有拓展接口317，所述拓展接口317的信号端连接有I/O拓展单元318。
作为优选的实施方式，所述定位控制模块305包括定位检测芯片306，所述定位检测芯片306的内部设置有缓冲存储器307，所述定位检测芯片306的输出端连接有驱动装置308，所述驱动装置308的内部设置有偏差计数器309，所述偏差计数器309的信号端接收定位检测芯片306的正反方向脉冲信号。
其中，所述偏差计数器309的输出端连接有D/A转换器310，所述D/A转换器310的信号端连接有频率转换器311，所述频率转换器311的信号端连接有伺服放大器312，所述伺服放大器312的信号端连接有伺服电机驱动器313，所述伺服电机驱动器313的PG输出端反馈连接到频率转换器311的输入端，且所述伺服电机驱动器313的PG输出端与偏差计数器309反馈连接。
本实施例中，首先通过理论上对食品灌装称重系统进行分析，建立其数学模型，再应用PLC控制技术控制灌装速度，使得在灌装过程中，称重系统不断对盒中茶叶进行重量检测，并不断反馈给CPU进行处理，当质量将要达到规定重量的90％时，灌装阀由高速灌装切换到低速灌装，称重系统继续检测，当质量达到规定重量时，闭合灌装气虹，停止灌装。
基于上述，是为了使气动执行件按照设计要求进行运动，达到控制目的，目前气动回路主要有三种控制方法，即时间控制、行程控制以及混合控制，行程控制是一种闭环控制系统，即前一个动作完成之后，发出信号，下一个动作才会开始，与另外两种方法相比，具有结构简单、维护容易、动作稳定等优点，当程序运行中，若某个动作出现故障，整个程序动作都会停止，实现自我保护，本文中，采用行程控制方法设计回路。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种茶叶罐装设备的定位控制系统，包括机架(1)、灌装系统(3)和灌装系统(2)，所述机架(1)的上表面固定安装有灌装系统(2)，其特征在于：所述灌装系统(2)的上表面固定安装有灌装系统(3)，所述灌装系统(2)包括灌装气缸(201)、提升气缸(202)、摆动气缸(203)和灌装头定位装置；
所述灌装头定位装置包括旋转分布盘(204)和固定安装架(207)，所述旋转分布盘(204)的轴向端与灌装气缸(201)轴向连接，所述旋转分布盘(204)的上部通过调节螺钉与固定安装架(207)相连接，所述固定安装架(207)的外表面上固定安装有金属感应传感器(205)，所述金属感应传感器(205)的左端连接有接近开关(206)；
所述灌装系统(3)内部设置有PLC控制系统(301)，所述PLC控制系统(301)的信号端交互连接有HMI人机界面(321)，所述PLC控制系统(301)的信号输出端连接有伺服电机(302)和步进电机(303)，所述伺服电机(302)的驱动端连接有压盖气缸，所述步进电机(303)的驱动端与提升气缸(202)相连接，所述PLC控制系统(301)的信号控制端连接有三相异步电机(304)，所述三相异步电机(304)的信号端连接有摆动气缸(203)，所述PLC控制系统(301)的信号端连接有金属感应传感器(205)，所述金属感应传感器(205)信号控制端还连接有定位控制模块(305)。
2.根据权利要求1所述的一种茶叶罐装设备的定位控制系统，其特征在于：所述定位控制模块(305)包括定位检测芯片(306)，所述定位检测芯片(306)的内部设置有缓冲存储器(307)，所述定位检测芯片(306)的输出端连接有驱动装置(308)，所述驱动装置(308)的内部设置有偏差计数器(309)，所述偏差计数器(309)的信号端接收定位检测芯片(306)的正反方向脉冲信号。
3.根据权利要求2所述的一种茶叶罐装设备的定位控制系统，其特征在于：所述偏差计数器(309)的输出端连接有D/A转换器(310)，所述D/A转换器(310)的信号端连接有频率转换器(311)。
4.根据权利要求3所述的一种茶叶罐装设备的定位控制系统，其特征在于：所述频率转换器(311)的信号端连接有伺服放大器(312)，所述伺服放大器(312)的信号端连接有伺服电机驱动器(313)，所述伺服电机驱动器(313)的PG输出端反馈连接到频率转换器(311)的输入端，且所述伺服电机驱动器(313)的PG输出端与偏差计数器(309)反馈连接。
5.根据权利要求1所述的一种茶叶罐装设备的定位控制系统，其特征在于：所述HMI人机界面(321)的内部设置有Labvier控制模块(322)，所述Labvier控制模块(322)的信号交互端还连接有人机交互控制器(323)。
6.根据权利要求1所述的一种茶叶罐装设备的定位控制系统，其特征在于：所述PLC控制系统(301)的信号端还连接有中央处理器(314)，所述中央处理器(314)的信号端连接有外部设备接口(316)，所述中央处理器(314)的输出端连接有数据存储器(315)。
7.根据权利要求6所述的一种茶叶罐装设备的定位控制系统，其特征在于：所述中央处理器(314)的输出端通过输出接口连接有接触器(319)，所述接触器(319)的信号端连接有物品检测光电开关(320)。
8.根据权利要求6所述的一种茶叶罐装设备的定位控制系统，其特征在于：所述中央处理器(314)的交互端口还连接有拓展接口(317)，所述拓展接口(317)的信号端连接有I/O拓展单元(318)。
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