摘 要：在食品包裝機械中，冰淇淋灌裝機自動化技術要求較高。冰淇淋灌裝機要求每個灌裝工位能夠快速響應，快速動作：在1.5秒內十幾個動作準確完成。本文基于DELTA公司的伺服技術、人機界面技術以及PLC技術在冰淇淋灌裝機中的詳細應用做系統介紹。
關鍵字：人機界面（HMI） 可編程控制器（PLC） A系列伺服（ASD）
1引言
在冰淇淋灌裝機上利用臺達" title="臺達">臺達機電產品之間的便利通訊功能，實現了主傳動電機與拉花電機在觸摸屏上直接啟/停與調速，實現了伺服與主電機之間的速度跟隨。使得操作人員的操作直觀方便。利用臺達伺服的PR模式（內部多段位置模式），將客戶機械拉花變成電氣控制，拉花的距離和速度可由最終用戶在觸摸屏上調整。使得客戶的拉花花型調整變的便利靈活。大大提高了生產效率" title="生產效率">生產效率。
冰淇淋灌裝機通常主要由4個部分組成：
（1）主傳動部分。主傳動采用間歇式減速箱輸出帶動鏈輪傳動，帶動輸送板進行逐工位物料輸送，主傳動電機2.2KW,采用DELTA變頻器調速控制，減速箱的減速比為30：1，主電機轉30圈減速箱輸出1圈，輸送板移動一個工位，之后減速箱會有一個約1.5秒的空行程，留給各個工位進行各種工藝動作。主傳動采用的變頻器用485方式采用標準" title="采用標準">采用標準MODBUS協議和PLC通訊，改變了原先用開關量控制的方式，這種控制能夠在觸摸屏上直接進行啟停控制和調速，多種狀態監視等。省卻了通過模擬量或者外接電位器" title="電位器">電位器控的煩瑣，外部接線只要兩根屏蔽線就好了，內部編程因為全部采用臺達電氣產品，只用一讀/一寫兩條指令就行了。簡單穩定。
（2）灌裝部分。灌裝部分由十幾個直線排列的灌裝工位組成，執行不同的由相應的氣閥控制，PLC接受主傳動編碼器傳送過來的角度信號（360線，對應一個輸送周期），臺達ES系列PLC是整個機器的控制中心，根據設定的角度值控制閥的開閉。
（3）冰淇淋有平杯和蛋筒之分，拉花指的是蛋筒部分，平杯無須拉花。冰淇淋拉花部分主要功能是將灌裝好的冰淇淋澆上樣式好看的奶油，拉花控制主要控制兩個部分，一個是不停旋轉的拉花電機帶動拉花頭旋轉澆奶油，另一個是帶動拉花頭做升降運動的部分，國內大部分廠家都是采用機械凸輪結構，當花型需要改動的時候，只有更換不同形狀的機械凸輪，這樣就會大大影響機器的生產效率。拉花是冰淇淋制作中很重要的一個部分。拉花頭的造型，拉花旋轉電機的速度，拉花升降位置的精確度和速度，這三大要素直接影響了花型的美觀程度。其實升降部分主要控制的參數有兩個：每段速度和每段拉花距離。即單位距離和單位速度可調，所以拉花旋轉電機亦是采用臺達變頻器進行控制和采用臺達A系列伺服來完成這項工作，在觸摸屏做了8段相對應的速度和距離設置畫面，利用A系列伺服的PR模式，通過PLC給伺服的三個開關量組合啟動每段距離，速度通過通訊方式給定。用戶在調節好每種花型的參數后，可通過屏的配方功能進行保存，下次使用只需調用出來就好了。
（4）溫控部分。冰淇淋灌裝有三個地方需要進行溫度控制：淋巧克力，噴巧克力，熱封。均采用大功率加熱管，K分度熱電偶溫度檢測" title="溫度檢測">溫度檢測。溫度上限為300度。如果采用PLC上控制溫度，必須要加上溫度檢測或者控制模塊。這些模塊通常價格不低，需要在主機編程。從經濟角度和互換性角度考慮，采用了臺達溫控器。
2系統設計
2.1控制工藝分析
（1）保證主機和伺服的電氣零位和機械零位一致。
（2）灌裝的起始與關閉通過編碼器的角度信號控制，可在觸摸屏上設定。
（3）伺服跟隨主機運轉，運轉位置和速度由觸摸屏上人工調整。
（4）主機速度能在觸摸屏上調節。
（5）生產計數控制功能。
2．2硬件體系結構設計
硬件體系結構示意如圖1所示。主體自動化設備" title="自動化設備">自動化設備選型參見表1。
圖1硬件體系結構示意
表1 主體自動化設備選型
2.3軟件流程設計
軟件流程設計參見圖2。
圖2軟件流程
3系統調試
3.1系統零點調試
本項目在初始調試的時候，沒有做主機找零，結果調試的時候發現，機器運轉的時間稍長，編碼器的角度就和機械的位置對應產生累積偏差。為此，在程序中加上找零的一段，開機先找零，通過編碼器的信號（中斷采集）清零，因為零點和機械位置是始終對應的，所以不論數值偏了多少，每一圈零點都能將其糾正過來。伺服也同樣存在位置偏移的問題，所以將伺服的零點設置在機械位置的最高點。開機即找到此零點。伺服與主機零點對應的機械位置是變化的，因此伺服在找完零點后立即反向找與主機零點位置的對應的起始位置，這個位置是由客戶在屏上設定，這期間主機禁止運轉。
3.2主機限速
主機和變頻器之間采用通訊連接，因伺服跟隨主機運轉，速度有倍數關系，因此主機在滿足客戶生產速度的前提下做了限速處理。
4結束語
項目已經通過調試，機器的功能完全達到要求。項目充分展示了臺達電氣產品在包裝行業機電一體化應用的技術能力。