從20世紀70年代至今,隨著制藥行業(yè)的發(fā)展,制藥機械發(fā)展迅猛,它集制藥工藝、化工機械、包裝機械、制造工藝、自動控制等技術于一體,幾乎覆蓋了制藥工序的全部環(huán)節(jié)。
傳統(tǒng)的制藥物料轉(zhuǎn)運環(huán)節(jié)往往由人工來完成,特別考慮到GMP藥品生產(chǎn)管理規(guī)范的要求,其在樓層間傳輸物料顯的更加困難。
事實上, 針對GMP生產(chǎn)管理規(guī)范,要求藥廠樓層間的物料在轉(zhuǎn)運過程中做到工序直接、安全可靠且有可追溯性,以PLC、觸摸屏、變頻器及編碼器為核心的層間提升機控制系統(tǒng)正好滿足了上述需求。
尤其是隨著層間提升機在藥廠搬運工序中的使用,其解決了樓層上下物料輸送的困難,并做到了直接工序轉(zhuǎn)運,保證了物料輸送的準確性與可追溯性,同時實現(xiàn)了操作無人性,節(jié)約了人力成本,完全符合藥品生產(chǎn)的GMP要求。
1 控制方案概述
東北一家臺達代理商為某客戶生產(chǎn)的一套層間提升機共分兩層,層間垂直距離可調(diào),長為8m,提升機框圖如圖1。
圖1 提升機框圖
針對層間提升機系統(tǒng),其定位、運動速度精度要求不高,只要求系統(tǒng)行程、速度連續(xù)可調(diào),運行過程中平穩(wěn)可靠即可。因此我們采用了臺達性能可靠的PLC、性價比高的通用變頻器、高真彩觸摸屏及編碼器產(chǎn)品來控制層間提升機。
整套系統(tǒng)的原理結(jié)構為變頻器驅(qū)動感應電動機,電動機經(jīng)減速裝置帶動傳動機構運動。同時由編碼器獲得機械運行的位置信息,通過脈沖信號反饋到PLC端(實現(xiàn)了位置死循環(huán)控制),通過PLC內(nèi)部運算來控制變頻器,實現(xiàn)了層間提升機的往復運動要求。為了便于調(diào)整運行距離、速度等參數(shù),同時加強人機交互性,我們引入了觸摸屏。
2 硬件設計
臺達ES2系列PLC程序容量16K Steps,指令執(zhí)行速度快,且具有10OkHz的高速輸入端口,同時B10S615觸摸屏具有65536色的TFT顯示屏,分辨率1024×600 Pixels,自身存儲容量高達128M,再加上通用矢量型B系列變頻器及具有1000PPR的增量型旋轉(zhuǎn)光電編碼器,非常適合層間提升機系統(tǒng)。
該層間提升機系統(tǒng)所用臺達控制產(chǎn)品如表1。
表1 臺達產(chǎn)品型號
3 軟件設計
3.1 PLC程序設計
提升機上行分為加速、勻速、一級減速及二級減速四個過程,PLC根據(jù)觸摸屏設計的工作點參數(shù),通過內(nèi)部C252高速計數(shù)器獲得當前位置,利用DHSCS高速比較置位指令來控制變頻器輸出,從而實現(xiàn)上行的定位(提升機在每次上電運行前,要進行回原點動作)。
提升機下行過程與上行類似,圖2為用WPLSoft軟件編寫的部分PLC程序。
圖2 PLC程序
3.2 觸摸屏程序設計
B10S615觸摸屏的COM1口與ES2系列PLC相連,可以監(jiān)控和更改PLC相關寄存器的數(shù)據(jù);觸摸屏的COM2口與變頻器相連,可以更改變頻器的多段頻率值并監(jiān)控電機轉(zhuǎn)速及輸出電流值。
整個程序畫面包含系統(tǒng)畫面、手動畫面及自動畫面三個部分,系統(tǒng)畫面如圖3。
圖3 觸摸屏系統(tǒng)畫面
3.3 變頻器參數(shù)設置
B系列變頻器采用多段速頻率控制方式,頻率命令通過RS485方式由觸摸屏給定,啟停方式為外部輸入,由PLC輸出點來控制,相關參數(shù)設置請參照臺達B系列變頻器手冊。
3.4 編碼器設計
編碼器旋轉(zhuǎn)一周會發(fā)出1000個A、B相集電極脈沖,通過減速裝置等傳動換算,對應到PLC內(nèi)為1cm對應1000PPR。
4 結(jié)束語
經(jīng)過近一年的實際運行和測試,基于臺達控制產(chǎn)品的層間提升機系統(tǒng)運行可靠、穩(wěn)定,而且維護方便,同時人力成本實現(xiàn)節(jié)約,獲得了客戶的一致好評。
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