行业介绍

      全自动均质机主要是应用在生物行业，所以能使用该设备的行业相对单一，该设备主要是里用2轴电机进行定位，定位完成之后利用高速电机对试管中的液体进行分散。

图1-1全自动均质机

系统设计方案

1、方案背景

        全自动均质机目前市场上使用的控制系统方案为PLC+HMI；其中PLC使用最多的品牌是三菱、信捷和台达；HMI使用最多的品牌是威纶通和台达。由于永宏经济型PLC和HMI的性能相对于其他品牌较高，所以永宏经济型PLC和HMI在全自动均质机中的应用前景很好。全自动均质机系统方案如表2-1。

2、客户需求

       根据客户要求，全自动均质机是利用3个伺服电机对机头跟转盘进行定位，定位完成之后，启动机头的高速电机，然后把高速转动的机头深入试管中，对试管中的液体进行高速的分散，分散完成之后，然后在利用3个伺服电机，把机头运动到清洗位置跟有机位置对机头的刀具进行清洗，清洗完成后再自动分散一下个试管，在触摸屏方面客户需要能在触摸屏上进行配方数据的保存，能进行设备的控制，能监控设备的运行情况

3、解决方案

        全自动均质机主要是利用3个伺服电机控制刀头跟转盘的位置，达到加工的位置后，利用高速电机对试管中的液体进行分散。根据动作及工艺要求，该方案主要包括系统硬件设计和系统软件设计；其中系统硬件设计包括硬件（产品）配置、机械结构和电气控制等三部分，系统软件设计包括流程控制、I/O配置和程序设计等三部分；全自动均质机设计参数如表2-3；全自动均质机实物图如图2-1。

图2-2全自动均制系统方案架构图

系统硬件配置

1、硬件配置

       全自动均质机的系统硬件由永宏FBS-32MT PLC控制器、永宏HU070S HMI触摸屏 永宏FID-E10变频器及其外围输入输出线路（包括按钮、指示灯和蜂鸣器等）组成。全自动均质机系统硬件清单如表3-1；全自动均质机系统硬件配置如图3-1。

2、机械结构

        全自动均质机的机械结构主要由3部分组成：转盘机构、2轴手臂结构、刀具头结构。全自动均质机整体结构解析如图3-2。

图3-2 全自动均质机整体结构解析图

3、电气结构

        全自动均质机的电气控制采用永宏PLC作为设备核心控制单元，实现对2台步进电机1台伺服电机的定位控值，然后利用变频器控制高速电机对试管中的液体进行分散，对刀头的清洗。全自动均质机PLC接线原理如图3-3，PLC电气控制柜接线如3-4。

图3-3 全自动均质机电气控制原理图

图3-4 全自动均质机PLC电气控制柜接线图

系统软件设计

1、工艺流程

全自动均质机的工艺流程主要包括三部分：刀头跟转盘的定位，对液体进行分散，对刀头进行清洗和有机，这3个部分的动作为一个动作周期；可以根据触摸屏上设置的加工的件数，以及伺服的运转速度，来协调完成设备的整体动作。

图4-1 全自动均质机工艺流程图

图4-2 全自动均质机控制流程图

3、IO点配置

        根据全自动磨镜片机工艺流程和控制流程要求，进行了永宏PLC程序I/O点配置；永宏PLC输入点配置如表4-1，输出点配置表如表4-2。

4、PLC功能指令应用

        永宏PLC脉冲输出控制有专门的命令设置指令（FUN140），永宏FUN140指令的命令设置方式同样是采用表格的形式进行命令编辑；使用永宏脉冲输出指令可以很好的实现对XYZ轴的单轴高速定位控制。永宏PLC脉冲输出控制程序如图4-1。

图4-4 脉冲输出控制程序

      永宏PLC141伺服命令表格和140指令的搭配应用，让伺服的启动和停止的速度更加的顺滑。通过里面可设定的加减速时间，也让伺服启动的更加快速。提高了整个设备的加工速度。通过外部调整加减速时间，也让我们在加工不同产品时，能够以不同的加减速效果来实现纸杯上下。永宏PLC141表格设置如图4-2。

图4-2 伺服参数表格

5、HMI画面应用

      触摸屏主要分为自动页面和手动页面，还有参数设置画面。该设备针对的用户比较广泛，所以该触摸屏制作的比较简单，更加容易上手。主页面如图4-9，参数界面如图4-10。

图4-9 参数设置

图4-10 HMI工作界面

实施结果

       该方案利用FBS系列plc控制2台步进电机跟台伺服电机，然后利用拓展模块，通过485跟变频器进行通讯，控制变频器的启动停止，变频器的运动频率，客户可以在触摸屏上对设备运行的参数进行设置，并且可以对设置的参数进行配方的保存跟读取，方便客户的操作，可以直接对参数进行调用，该套方案很好的得到了客户的认可。