制瓶機生產線集成智能控制系統的製作方法
2023-05-14 04:49:01 1
專利名稱：制瓶機生產線集成智能控制系統的製作方法
技術領域：
制瓶機生產線集成智能控制系統，屬玻璃瓶罐機械控制領域。
背景技術：
目前世界上行列式制瓶生產線控制系統，主要有電子定時系統、電子撥瓶系統、同步傳動系統、伺服分料系統等。這些系統都是分別用一個或者幾個控制櫃進行單獨的自動控制。由於各系統控制功能的特殊性，每個系統都要設計專用的計算機智能控制器。每個控制單元均由CPU板、輸入板、輸出板、通訊板等組成，僅是對制瓶機生產線進行成型智能控制的電子定時系統就有十幾個控制單元組成，對制瓶生產線進行同步控制的傳動系統，也需要獨立而又複雜的CPU控制。與之類似，制瓶生產線上的伺服分料控制系統、電子撥瓶控制系統也是各自構成系統。所以當前國內外製瓶生產線上的自動控制需要4～7個控制櫃，結構布局龐大。系統之間通過繁瑣複雜的信號線、通訊線及控制電纜進行相互連接，結構複雜、造價高，而且增加了系統的連接點和故障點，為系統的長期、連續、可靠運行埋下隱患，給日常維護帶來極大的不便。
發明內容
本發明專利要解決的技術問題是克服現有技術存在的問題，設計一種採用一個主控制櫃，集電子定時、電子撥瓶、同步傳動、伺服分料4個系統為一體的制瓶機生產線集成智能控制系統。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是制瓶機生產線集成智能控制系統，包括上位計算機單元UC，控制櫃和現場檢測、控制、執行機構，其特徵在於控制櫃為一個主控制櫃KC，主控制櫃KC內主要包括安裝有程序的下位計算機單元DC、變頻器BP1～BP7、步進電機驅動器QD1～QD12、伺服電機驅動器E1，及與其相連的現場檢測、控制、執行機構。
下位計算機單元DC包括CPU控制板PD1～PD14、母板MB，母板MB通過插槽與CPU控制板PD1～PD14相連。
CPU控制板PD1～PD14包括段控計算機板PD1～PD12、電子伺服分料器控制板PD13、機控計算機板PD14。
段控計算機板PD1～PD12，每塊板PDi通過母板MB及連接器與電磁閥箱V1～V12相連，與現場控制盤相連，與電子撥瓶的步進電機驅動器QD1～QD12相連，控制制瓶機的一段配時動作和一段電子撥瓶的動作。
現場檢測元件和執行機構，包括同步電機M1-M7，電子撥瓶總成，電磁閥箱V1～V12，伺服分料電機SM、感應開關PX1～PX7、初型側控制盤B3、成型側控制盤B4、分料器控制盒B1、供料機控制盒B2。
電子撥瓶總成，包括步進電機BM1～BM12和撥瓶機械機構。
機控計算機板PD14，通過母板MB的插座與現場的感應開關PX1～PX7相連，與變頻器BP1～BP7相連，與控制櫃KC面板上的控制按鈕ADi相連，與輔助控制電磁閥組VF相連，與供料機控制盒B2相連，控制制瓶機的整機輔助動作及同步傳動系統的同步運行。
電子伺服分料器控制板PD13，通過母板MB與伺服驅動器E1連接，與分料器控制盒B1及分料器感應開關PX8～PX9相連，控制伺服分料器的精確定位運行。
安裝在下位計算機單元DC內的程序包括段控電腦程式、機控電腦程式、和電子伺服分料器電腦程式，段控電腦程式包括數據處理，用於對上位計算機單元UC送給段控計算機板PD1～PD12的數據進行運算、修改、保存等相關處理；信號採集分析，用於對電磁閥箱V1～V12上的電子定時及電子撥瓶的按鈕、系統同步信號進行信號採集分析；驅動，根據上位計算機單元UC的設定數據和信號採集分析所採集到的相關信號，進行信號分析和計算，然後驅動制瓶機電磁閥動作，電子撥瓶動作；機控電腦程式包括數據處理，用於對上位計算機單元UC送給機控計算機板PD14的數據進行運算修改、保存等相關處理；信號採集分析，用於對現場的供料機啟動信號、撥瓶機啟動信號、輸瓶機啟動信號、遞送機啟動信號、橫向輸瓶機啟動信號、供料接近開關啟動信號、分料接近開關啟動信號、撥瓶接近開關信號、輸瓶接近開關信號、遞送瓶接近開關信號進行信號採集分析；驅動，根據上位計算機單元UC的設定數據和信號採集分析所採集到的相關信號，進行信號分析和計算，然後驅動制瓶機的分料分部、撥瓶分部、輸瓶分部、遞送分部、進行相位調整和同步控制，驅動輔助電磁閥組Vf的動作；電子伺服分料器電腦程式包括數據處理，用於對上位計算機單元UC送給的電子伺服分料器控制板PD13的數據進行運算修改、保存等相關處理；信號採集分析，用於對分料器控制盒B1的啟動信號、分料器超限信號進行採集和分析；驅動，根據上位計算機單元UC的設定數據和信號採集分析所採集到的相關信號，進行信號分析和計算，然後驅動電子伺服分料器傳動。
與現有技術相比本發明的制瓶機生產線集成智能控制系統的有益效果是本發明通過一套集成的制瓶機生產線智能控制系統，僅用一個控制櫃和安裝在計算機單元DC內的程序便可全面實現行列式制瓶機生產線的電子定時、電子撥瓶、靈活同步傳動、電子伺服分料器等功能進行綜合控制，避免了原來各分系統間繁瑣複雜的信號線、通訊線及控制電纜的連接，簡化了結構、降低了成本，增加了系統連續運行的穩定性。本發明的關鍵技術是針對制瓶機複雜的生產工藝要求，把制瓶機的靈活同步傳動控制、電氣閥箱配時的計算機控制、伺服分料的計算機控制，電子撥瓶的計算機控制統一進行相互嵌入和集成，從而用一個獨立的計算機控制系統完成原來必須由四個獨立計算機控制系統才能完成的控制任務。
圖1是本發明制瓶機生產線集成智能控制系統的電路原理框圖；圖2是本發明制瓶機生產線集成智能控制系統的電路原理示意圖；圖3是下位計算機單元的段控計算機板PD1～PD12的控制程序流程圖；圖4是下位計算機單元的機控計算機板PD14的控制程序流程圖；圖5是下位計算機單元伺服分料器控制板PD13的控制程序流程圖。
其中KC主控櫃 UC上位計算機單元 DC下位計算機單元 PD1～PD12段控計算機板 PD13伺服分料器控制板 PD14機控計算機板 BP1～BP7變頻器M1～M7同步電機 PX1～PX9接近開關 QD1～QD12步進電機驅動器 BM1～BM12步進電機 E1伺服電機驅動器 SM伺服電機 V1～V12電磁閥箱 B1分料器控制盒 B2供料機控制盒 B3制瓶機初型側控制盤 B4制瓶機成型側控制盤B5伺服分料器 ADi按扭指示燈 MB母板 COM1、COM2串行口 Vf輔助電磁閥組。
具體實施例方式
圖1-5是本發明的最佳實施例，下面結合附圖1～5對本發明做進一步說明參照圖1制瓶機生產線集成智能控制系統，主要由主控櫃制KC，上位計算機UC，現場檢測接近開關PX1～PX9，同步電機M1～M7、電子撥瓶步進電機BM1～BM12、伺服電機SM、電磁閥箱V1～V12、初型側控制盤B3、成型側控制盤B4組成。上位計算機UC的串行口COM1、COM2與主控櫃制KC相連，主控櫃制KC分別與初型側控制盤B3、成型側控制盤B4、電磁閥箱V1～V12、同步電機M1～M7、電子撥瓶步進電機BM1～BM12、SM伺服電機、B5伺服分料器、B1分料器控制盒、B2供料器控制盒、現場檢測接近開關PX1～PX9相連。
參照圖2主控櫃KC由下位計算機單元DC、下位計算機單元DC包括CPU控制板PD1-PD14、母板MB，母板MB通過插槽與CPU控制板PD1～PD14相連。而下位計算機單元DC主要由機控計算機板PD14、段控板PD1～PD12、伺服分料器控制板PD13、變頻器BP1-BP7、步進電機驅動器QD1～QD12及伺服電機驅動器E1組成。現場檢測接近開關PX1～PX7通過母板MB與機控計算機板PD14連接，變頻器BP1～BP7的串行通訊端子與上位計算機UC的串行口COM2連接，變頻器BP1～BP7的運行控制端子通過母板MB與機控計算機板PD14連接，變頻器BP1～BP7的輸出驅動端子與同步電機M1～M7連接，步進電機驅動器QD1～QD12的輸入端子通過母板MB與段控計算機板PD1～PD12連接，步進電機驅動器QD1～QD12的輸出端子與步進電機BM1～BM12連接，伺服電機驅動器E1的輸入輸出控制端子通過母板MB與伺服分料器控制板PD13連接，伺服電機驅動器E1的輸出驅動端子與伺服電機SM連接，電磁閥箱V1～V12通過母板MB與段控計算機板PD1～PD12連接，初型側控制盤B3通過母板MB與段控計算機板PD1～PD12相連，成型側控制盤通過母板MB與B4段控計算機板PD1～PD12相連。
參照圖3是下位計算機單元的段控計算機板PD1～PD12電腦程式流程圖下位計算機單元的PD1～PD12是段控計算機板，每塊板都是一樣的結構，集CPU、存儲器、I/O、通訊於一體。通過母板MB上的插座與電氣閥箱的電磁閥連接，與電子撥瓶的步進電機驅動器連接。每塊PDi板控制制瓶機一段的21～32個電磁閥驅動機構動作，還控制制瓶機這一段的撥瓶器運動，實現精確撥瓶。段控電腦程式包括數據處理，用於對上位計算機單元UC送給段控計算機板PD1～PD12的數據進行運算、修改、保存相關處理；信號採集分析，用於對電磁箱上的電子定時啟動信號、供料信號、電子撥瓶信號進行信號採集分析；驅動，根據上位計算機單元UC送給段控計算機板PD1～PD12的數據和信號採集分析所採集到的相關信號，進行信號分析和計算，然後驅動制瓶機電磁閥動作，電子撥瓶動作；流程如下讀取輸入的數據；判斷是否對輸入的數據進行數據修改，如果不是則進行到判斷是否啟動電子定時，如果是則將所修改的數據進行數據運算處理；保存進行數據運算處理後的數據；判斷是否啟動電子定時，如果不是則進行到判斷是否有電子定時供料，如果是則在接收到啟動命令後，處理電子定時做啟動標誌；啟動中斷，在中斷中根據啟動標誌定時輸出；判斷是否有電子定時供料，如果沒有則僅進行到判斷是否停機，如果有則進行判斷分料器是否在位；如果不在位則進行到判斷是否停機，如果在位則進行判斷分料器是否運行；如果不運行則進行到判斷是否停機，如果運行則進行啟動供料；判斷是否停機，如果不是則進行到判斷是否啟動電子撥瓶，如果是則接收到停機處理信號後，停機進行處理；判斷是否啟動電子撥瓶，如果不是則進行到判斷是否電子撥瓶停機，如果是則定時撥瓶動作；啟動中斷，在中斷中按撥瓶曲線要求給步進驅動器輸出脈衝；判斷是否電子撥瓶停機，如果不是則進行到錯誤檢測報警處理，如果是接收到停機信號後，停機進行處理；錯誤檢測報警處理；速度計算定時校正；返回重新判斷是否對輸入的數據進行數據修改。
參照圖4是下位計算機單元機控計算機板PD14電腦程式流程圖。機控計算機板PD14通過母板的插座與變頻器BP1～BP7相連，與現場的接近開關PX1～PX7相連，與現場輔助電磁閥組Vf相連，與控制櫃KC面板上的按鈕指示燈ADi相連。協調整機的定時，控制整機的1～16個輔助電磁閥Vf動作，控制制瓶機生產線上7個分部電機的同步運行。機控電腦程式包括數據處理，用於對上位計算機單元UC送給機控計算機板PD14的數據進行運算修改、保存等相關處理；信號採集分析，用於對現場的供料機啟動信號、撥瓶機啟動信號、輸瓶機啟動信號、遞送機啟動信號、橫向輸瓶機啟動信號、供料接近開關啟動信號、分料接近開關啟動信號、撥瓶接近開關信號、輸瓶接近開關信號、遞送瓶接近開關信號進行信號採集和分析；驅動，根據上位計算機單元UC送給機控計算機板PD14的數據和信號採集分析所採集到的相關信號，進行信號分析和計算，然後驅動制瓶機的分料分部、撥瓶分部、輸瓶分部、遞送分部進行相位調整和同步控制；流程如下開始機控計算機板PD14控制；讀取輸入的數據；判斷是否對輸入的數據進行修改，如果不是則進行到判斷某分部是否停機或者出現故障，如果是則將修改的數據進行數據運算處理；保存進行數據運算處理後的數據；判斷某分部是否停機或者出現故障，如果不是則進行到是否啟動供料機，如果是則處理停機或者故障；判斷是否啟動供料機，如果不是則重新判斷是否對輸入的數據進行修改，如果是則判斷是否啟動分料器，如果不是則進行誤差校正檢測報警處理，如果是則進行相位分析；調整相位同步控制；判斷是否啟動轉鼓；如果不是則進行到判斷是否啟動撥瓶，如果是則進行相位分析和計算；調整相位同步控制；判斷是否啟動撥瓶，如果不是則進行到判斷是否啟動輸瓶，如果是則進行相位分析和計算；調整相位同步控制；判斷是否啟動輸瓶，如果不是則進行到判斷是否啟動遞送，如果是則進行相位分析和計算；調整相位同步控制；判斷是否啟動遞送，如果不是則進行到判斷是否啟動橫向輸瓶，如果是則進行相位分析和計算；調整相位同步控制；判斷是否是否啟動橫向輸瓶；如果不是則進行到誤差校正檢測報經處理，如果是則進行相位分析和計算；調整相位同步控制；誤差校正檢測報警處理；返回重新判斷是否對輸入的數據進行修改。
參照圖5是下位計算機單元伺服分料器控制板PD13電腦程式流程圖。這塊板是集CPU、存儲器、I/O、通訊、運動控制於一體的電子伺服分料器運動控制板。通過母板MB上的插座與伺服驅動器E1相連，與分料器控制盒B1相連，與接近開關PX8～PX9相連。電子伺服分料器包括數據處理，用於對上位計算機單元UC送給的電子伺服分料器控制板PD13的數據進行運算修改、保存等相關處理；信號採集分析，用於對分料器控制B1的啟動信號、分料器超限信號進行採集和分析；驅動，根據上位計算機單元UC送給的電子伺服分料器控制板PD13的數據和信號採集分析所採集到的相關信號，進行信號分析和計算，然後驅動電子伺服分料器傳動。流程如下開始電子伺服分料器控制板PD13控制；讀取輸入的數據；判斷是否對輸入的數據進行修改，如果不是則進行到判斷是否輸入故障信號，如果是則將修改的數據進行數據運算處理；保存進行數據運算處理後的數據；判斷是否輸入故障信號，如果不是則進行到判斷是否有初始化信號，如果是則進行故障處理；返回判斷是否對輸入的數據進行修改；判斷是否有初始化信號，如果沒有則進行到判斷是否有啟動信號，如果有則進入初始化裝置；判斷是否有啟動信號，如果沒有則進行到誤差檢測報警處理，如果有則進行判斷分料器是否到位；如果不到位則進行到誤差檢測報警處理，如果到位則進行判斷是否限位；如果是限位則進行到誤差檢測報警處理，如果不是則進行置啟動標誌；誤差檢測報警處理；返回重新判斷是否對輸入的數據進行修改。
按照圖1-5製作的制瓶機生產線集成智能控制系統的工作原理及工作過程如下首先通過上位計算機單元UC的串行口COM1對下位計算機單元進行參數設置，以便符合制瓶機具體工藝動作的要求，通過上位計算機單元UC的串行口COM2對變頻器BP1～BP7進行參數設置，以便符合制瓶機各分部靈活同步的要求。啟動制瓶機各變頻器BP1～BP7，變頻器BP1～BP7在機控計算機板FD14的控制下帶動各分部的同步電機M1～M7按設定參數開始運行，各分部的接近開關PX1～PX7分別檢測各同步電機所驅動的機械分部的相位信號並把此信號送給下位計算機單元DC，下位計算機單元DC根據用戶輸入的相關參數對變頻器BP1～BP7的相位信號進行計算分析，然後由下位計算機單元DC中的機控計算機板PD14輸出相位調整信號到各變頻器BP1～BP7把制瓶機相位自動調整至同步運行狀態。依次啟動電磁閥箱V1～V12，各閥箱在下位計算機單元中段控計算機板PD1～PD12的控制下按照用戶所輸入參數控制制瓶機的各項工藝動作開始運行，通過分料機控制盒B1啟動伺服驅動器E1開始運行，伺服驅動器E1在下位計算機單元中伺服分料器控制板PD13的控制下按照相關工藝參數的要求，並根據段控計算機板PD1～PD12、機控計算機板PD14的信號要求，控制伺服電機SM進行準確動作。通過初型側控制盤B3和成型側控制盤B4啟動電磁閥箱V1～V12和步進電機驅動器QD1～QD12，段控計算機板PD1～PD12根據用戶輸入的工藝參數控制步進電機驅動器QD1～QD12驅動各步進電機BM1～BM12正確動作。
權利要求
1.制瓶機生產線集成智能控制系統，包括上位計算機單元UC，控制櫃和現場檢測、控制、執行機構，其特徵在於控制櫃為一個主控制櫃KC，主控制櫃KC內主要包括安裝有程序的下位計算機單元DC、變頻器BP1～BP7、步進電機驅動器QD1～QD12、伺服電機驅動器E1，及與其相連的現場檢測、控制、執行機構。
2.根據權利要求1所述的制瓶機生產線集成智能控制系統，其特徵在於下位計算機單元DC包括CPU控制板PD1～PD14、母板MB，母板MB通過插槽與CPU控制板PD1～PD14相連。
3.根據權利要求2所述的制瓶機生產線集成智能控制系統，其特徵在於CPU控制板PD1～PD14包括段控計算機板PD1～PD12、電子伺服分料器控制板PD13、機控計算機板PD14。
4.根據權利要求3所述的制瓶機生產線集成智能控制系統，其特徵在於段控計算機板PD1～PD12，每塊板PDi通過母板MB及連接器與電磁閥箱V1～V12相連，與現場控制盤相連，與電子撥瓶的步進電機驅動器QD1～QD12相連，控制制瓶機的一段配時動作和一段電子撥瓶的動作。
5.根據權利要求1所述的制瓶機生產線集成智能控制系統，其特徵在於現場檢測元件和執行機構，包括同步電機M1-M7，電子撥瓶總成，電磁閥箱V1～V12，伺服分料電機SM、感應開關PX1～PX7、初型側控制盤B3、成型側控制盤B4、分料器控制盒B1、供料機控制盒B2。
6.根據權利要求5所述的制瓶機生產線集成智能控制系統，其特徵在於電子撥瓶總成，包括步進電機BM1～BM12和撥瓶機械機構。
7.根據權利要求4所述的制瓶機生產線集成智能控制系統，其特徵在於機控計算機板PD14，通過母板MB的插座與現場的感應開關PX1～PX7相連，與變頻器BP1～BP7相連，與控制櫃KC面板上的控制按鈕ADi相連，與輔助控制電磁閥組VF相連，與供料機控制盒B2相連，控制制瓶機的整機輔助動作及同步傳動系統的同步運行。
8.根據權利要求4所述的制瓶機生產線集成智能控制系統，其特徵在於電子伺服分料器控制板PD13，通過母板MB與伺服驅動器E1連接，與分料器控制盒B1及分料器感應開關PX8～PX9相連，控制伺服分料器的精確定位運行。
9.根據權利要求4所述的制瓶機生產線集成智能控制系統，其特徵在於安裝在下位計算機單元DC內的程序包括段控電腦程式、機控電腦程式、和電子伺服分料器電腦程式，段控電腦程式包括數據處理，用於對上位計算機單元UC送給段控計算機板PD1～PD12的數據進行運算、修改、保存等相關處理；信號採集分析，用於對電磁閥箱V1～V12上的電子定時及電子撥瓶的按鈕、系統同步信號進行信號採集分析；驅動，根據上位計算機單元UC的設定數據和信號採集分析所採集到的相關信號，進行信號分析和計算，然後驅動制瓶機電磁閥動作，電子撥瓶動作；機控電腦程式包括數據處理，用於對上位計算機單元UC送給機控計算機板PD14的數據進行運算修改、保存等相關處理；信號採集分析，用於對現場的供料機啟動信號、撥瓶機啟動信號、輸瓶機啟動信號、遞送機啟動信號、橫向輸瓶機啟動信號、供料接近開關啟動信號、分料接近開關啟動信號、撥瓶接近開關信號、輸瓶接近開關信號、遞送瓶接近開關信號進行信號採集分析；驅動，根據上位計算機單元UC的設定數據和信號採集分析所採集到的相關信號，進行信號分析和計算，然後驅動制瓶機的分料分部、撥瓶分部、輸瓶分部、遞送分部、進行相位調整和同步控制，驅動輔助電磁閥組Vf的動作；電子伺服分料器電腦程式包括數據處理，用於對上位計算機單元UC送給的電子伺服分料器控制板PD13的數據進行運算修改、保存等相關處理；信號採集分析，用於對分料器控制盒B1的啟動信號、分料器超限信號進行採集和分析；驅動，根據上位計算機單元UC的設定數據和信號採集分析所採集到的相關信號，進行信號分析和計算，然後驅動電子伺服分料器傳動。
全文摘要
制瓶機生產線集成智能控制系統，本發明屬玻璃瓶罐機械控制領域。包括上位計算機UC，控制櫃和現場檢測、控制、執行機構，其特徵在於控制櫃為一個主控制櫃KC，主控制櫃KC內主要包括安裝有程序的下位計算機單元DC、變頻器BP1～BP7、步進電機驅動器QD1～QD12及伺服電機驅動器E1，及與其相連的現場檢測、控制、執行機構。具有集成行列式制瓶機生產線的電子定時、電子撥瓶、靈活同步傳動、電子伺服分料等控制功能於一體的優點。
文檔編號C03B9/00GK1991647SQ20051010464
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月27日 優先權日2005年12月27日
發明者姜豐英, 張曉軍 申請人:山東三金玻璃機械有限公司