卸箱機(jī)是食品、醫(yī)藥行業(yè)瓶裝自動化包裝線中不可缺少的重要設(shè)備，其作用是自動從膠箱中取出空瓶，實(shí)現(xiàn)瓶箱分離的自動化生產(chǎn)，其工作質(zhì)量直接影響整條生產(chǎn)線的協(xié)調(diào)動作和工作效率。但現(xiàn)在大多數(shù)的卸箱機(jī)只能針對一種瓶型，對于像啤酒行業(yè)中有不同的瓶型，而且要在生產(chǎn)中實(shí)時換瓶型的情況來說，這種卸箱機(jī)顯然不能滿足要求。 多瓶型卸箱機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 多瓶型卸箱機(jī)的組成 　　 多瓶型卸箱機(jī)主體主要由進(jìn)箱鏈、止箱閥、定位鏈、定位閥、出瓶平臺、吸瓶架組成，控制系統(tǒng)采用的是siemens s7-300 plc、siemens masterdrivers mc伺服控制器及伺服電機(jī)，人機(jī)界面采用西門子的tp170a觸摸屏。plc是核心程序的載體，負(fù)責(zé)各種控制信號的轉(zhuǎn)化及伺服控制器的控制，最終控制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)與協(xié)調(diào)。每個伺服電機(jī)自有一套伺服控制單元，這樣可以實(shí)現(xiàn)高精度、高動態(tài)響應(yīng)的運(yùn)行控制方式。伺服控制單元經(jīng)profibus-dp總線與plc及tp170a觸摸屏相連。自動控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。 [align=center] 圖1　自動化控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖[/align] 多瓶型卸箱機(jī)的工作原理 　　 卸箱機(jī)工作時，裝滿空瓶的膠箱從進(jìn)箱鏈進(jìn)入卸箱機(jī)內(nèi)的定位鏈上，由止箱閥控制進(jìn)箱個數(shù)。定位鏈停止時，吸瓶架動作，抓取空瓶到出瓶平臺上，由出瓶平臺將空瓶送出卸箱機(jī)。同時定位閥下降，定位鏈和出箱鏈動作，將空箱送出卸箱機(jī)。整個系統(tǒng)控制流程如圖2所示。 [align=center] 圖2　控制系統(tǒng)流程圖[/align] 多瓶型卸箱機(jī)的系統(tǒng)軟件 多瓶型卸箱機(jī)的程序編寫 　　 為了實(shí)現(xiàn)卸箱機(jī)能實(shí)時在線更改瓶型的要求，同時也使程序清晰化，首先把卸箱機(jī)吸瓶架的抓瓶與放瓶動作劃分為六個步驟，吸瓶架的運(yùn)動路線如圖3所示。 [align=center] 圖3　吸瓶架運(yùn)動路線圖[/align] 點(diǎn)7到點(diǎn)3（點(diǎn)1到點(diǎn)2為系統(tǒng)剛上電后的第一次抓瓶時吸瓶架的水平前進(jìn) 過程）為吸瓶架的水平前進(jìn)過程;點(diǎn)3 到點(diǎn)5為吸瓶架的垂直下降抓瓶過程;點(diǎn)5到點(diǎn)4為吸瓶架的抓瓶后垂直上升過程;點(diǎn)4到點(diǎn)6為吸瓶架的水平后退過程;吸瓶架到達(dá)點(diǎn)6后，在點(diǎn)6處吸瓶架放瓶;點(diǎn)6到點(diǎn)7為吸瓶架放瓶后垂直上升過程。 　　 在卸箱機(jī)的自動抓瓶過程中，利用伺服控制器的位置控制方式，給出吸瓶架每次應(yīng)到達(dá)的位置點(diǎn)，伺服控制器就會自動控制伺服電機(jī)以一定速度到達(dá)該位置后，然后使伺服電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。要實(shí)現(xiàn)卸箱機(jī)的實(shí)時在線更改瓶型功能，關(guān)鍵是要能實(shí)時在線更改點(diǎn)5的位置參數(shù)。因此我們利用伺服控制器的位置控制模式，使吸瓶架的精確定位，達(dá)到實(shí)進(jìn)在線更改瓶型的目的。操作人員根據(jù)生產(chǎn)用瓶子的高度在人機(jī)界面上設(shè)定瓶高后，經(jīng)profibus-dp總線傳輸給plc， plc運(yùn)算后，重新計算出點(diǎn)5的位置信息，然后經(jīng)profibus-dp總線傳輸給伺服控制器，伺服控制器控制伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動一定的轉(zhuǎn)數(shù)后停止，從而精確控制吸瓶架的抓瓶位置。 　　 在多瓶型卸箱機(jī)系統(tǒng)中，plc編程使用step7 v5.3，step7是用于simatic可編程邏輯控制器組態(tài)和編程的標(biāo)準(zhǔn)軟件包，它是simatic工業(yè)軟件的組成部分，可以使用于帶有各種功能的simatic s7-300/400系列plc。軟件主要編程語言使用stl（語句表）、lad（梯形圖）和fbd（功能框圖）。 多瓶型卸箱機(jī)plc軟件由ob（組織塊）、fc（功能塊）、db（數(shù)據(jù)塊）和 sfc（系統(tǒng)功能塊）四部分組成。ob（組織塊）是操作系統(tǒng)和用戶程序之間的接口。它們由操作系統(tǒng)調(diào)用并控制循環(huán)和中斷驅(qū)動程序的執(zhí)行以及plc啟動，處理對錯誤的響應(yīng)。sfc（系統(tǒng)功能）是cpu為用戶提供了一些已經(jīng)編好程序的塊，可在程序中進(jìn)行調(diào)用。db（數(shù)據(jù)塊）用于存放程序工作時的變量數(shù)據(jù)，每個fc、ob可以從共享db中讀取數(shù)據(jù)，或?qū)?shù)據(jù)寫入共享db中。fc（功能塊）是完成各種工藝功能的塊，一個fc包含一個程序部分，如圖4所示。 [align=center] 圖4　卸箱機(jī)程序功能塊[/align] 多瓶型卸箱機(jī)的人機(jī)界面 　　 為了便于操作人員操作及參數(shù)設(shè)定，卸箱機(jī)的人機(jī)界面采用西門子的tp170a觸摸屏。應(yīng)用protool軟件設(shè)計了八個畫面來實(shí)現(xiàn)各種操作，每幅畫面都有一個報警指示條，方便在任何操作下查看報警。其中實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時更改瓶型功能主要是靠參數(shù)設(shè)定畫面，如圖5所示: [align=center] 圖5　卸箱機(jī)參數(shù)設(shè)定畫面[/align] 參數(shù)設(shè)定畫面共設(shè)計了五種瓶型的參數(shù)，已可以滿足現(xiàn)場生產(chǎn)需要。要實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時更改瓶型，只要點(diǎn)擊相應(yīng)的瓶型即可。各種瓶型的參數(shù)在調(diào)試期間已確定好，保存在了cpu的存儲卡中，也可以在線更改瓶型參數(shù)。當(dāng)前配方處顯示當(dāng)前已選擇的瓶型。點(diǎn)動速度是指手動情況下電機(jī)的轉(zhuǎn)速;運(yùn)行速度是指自動情況下電機(jī)的轉(zhuǎn)速;后退位置、前進(jìn)位置、上升高度、定位平臺高、出瓶平臺高是在卸箱機(jī)安裝時已確定好的，系統(tǒng)調(diào)試時輸入實(shí)際值即可，在以后的運(yùn)行中基本上不用更改。瓶高就是瓶子的實(shí)際高度，它是實(shí)現(xiàn)在線更改瓶型的主要參數(shù)。為防止操作人員誤更改參數(shù)，更改參數(shù)時必須輸入系統(tǒng)口令，只有工程師才有權(quán)限修改參數(shù)。 結(jié)語 　　 本機(jī)在出廠前調(diào)試運(yùn)行，能達(dá)到技術(shù)指標(biāo)，整體及自控系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，安全可靠。mc伺服控制器強(qiáng)大的報警功能方便了維護(hù)人員查找故障，快速解決問題。在湖北黃石等現(xiàn)場運(yùn)行良好，因?yàn)榭刂凭雀?、操作簡單，控制系統(tǒng)故障率低，深受操作人員好評。