Lenze 9400伺服PLC在瓶灌装机上的应用

图1 系统配置图

由于系统需要高动态响应，执行电机选用Lenze高性能MCS同步伺服电机。电机在运行过程中会产生发电能量，9400伺服PLC驱动器外接一个制动电阻。

9400伺服PLC驱动器通过集成的CAN接口与触摸屏进行通讯，扩展IO接口通过CAN总线与9400伺服PLC相连。

4.3. 主要功能

1) CAM曲线在线计算

在画面上输入关于瓶子形状的特征点，9400伺服PLC程序中即可根据瓶子形状特征点得出瓶子形状体积模型，然后根据瓶子体积、灌装速度、大盘SSI编码器角度计算出通用曲线方程，离散化得到计算CAM曲线。

2) CAM曲线计算错误保护

由于在灌装过程不允许电机倒转或者暴冲，CAM曲线的计算结果需要进行容错检查。

a) 特征点坐标值输入错误检查；
b) 灌装曲线趋势检查；
c) 检查计算结果相邻点之间值是否跳变过大，以防止电机出现暴冲现象。

3) CAM曲线在线切换

在生产线灌装过冲中，使用CAM曲线在线切换功能，实现不停机切换灌装不同的瓶子。

4) Lock to CAM 功能

运行CAM曲线前，电机可能在任意位置。为防止投入CAM曲线运行瞬间电机出现暴冲现象，可采用以下办法：投入CAM曲线运行命令后，先将电机位置自动定位到CAM计算曲线对应的位置，定位完成后再自动运行CAM曲线。

5) 转矩补偿

在外部惯量较大时，可以采用转矩补偿。由于电机运行时，外部负载为固定值，且负载方向一直向下，可以等同为位能性负载。伺服控制器驱动电机带动杆上升时，需要加上此负载对应的转矩量；电机带动杆下降时，则需要减去此负载对应的转矩量。

5 Lenze亮点

1) 高精度的伺服PLC驱动器，32位处理器，具备极高的运算及控制精度，程序扫描时间可达1ms；
2) 除具备9400伺服驱动器特性外，还兼容PLC功能。一台9400伺服PLC可替代PLC+伺服驱动器的组合，减少成本，性价比较高；
3) 可执行公式生成的计算CAM曲线或者固定CAM曲线，CAM曲线之间可进行在线切换；
4) 兼容第三方设备的Profibus DP、ProfiNet、EtherCAT等常用的通讯；
5) 外围可扩展IO端口。

6 结论

9400伺服PLC驱动器除具备高精度伺服控制的特点，兼具PLC的功能，支持ST、FBD等多种编程语言，还可以进行外围IO扩展，具备较高的性价比。此外，还可以实现在线CAM曲线计算、固定CAM曲线与计算CAM曲线的切换等多种功能，对于灌装设备技术水平的提升有着重要的实际应用意义。