1 設備簡介
1．制袋機功能簡介
圖1 制袋機功能
該機的包裝材料由位于機體后部的放卷機構導出，經放卷輥后進入分類機構，在此處包材由分切刀從中間分為兩部分，在通過分卷板進入兩側的導膜輥，使薄膜變向，進入封合區，通過縱封、橫封、填充上料、打印批號、切凹口、縱切、打斷裂線，橫切最后形成成品由輸送機輸出，適用于醫藥、食品和化妝品等行業。設備現場圖如圖2所示。
圖2 設備現場圖
此外，制袋機控制系統配置如表1所示。
表1 制袋機控制系統配置
1.2 裝盒機功能簡介
裝盒機具有自動取盒，自動整理板塊，自動推板，自動打印批號，自動封口，自動輸送等功能，最后將成品輸出。適用于與制袋機聯線作業使用，對制袋機制成的藥品包裝袋自動整理排序進行裝盒包裝。自動裝盒機進料一般分為三個入口：說明書入口、藥袋（瓶）入口和機包盒入口。從機包盒進料到最后包裝成型的整個過程大致可以分成四個階段：下盒、打開、裝填、合蓋。下盒動作通常是由一個吸盤從紙盒進料口吸取一個紙盒，下行到裝盒的主線上，由一個導軌卡位將紙盒固定并用一個推板打開紙盒，同時會有兩個可向前移動的卡位從下面升起，從前后方向卡住紙盒的側面，使盒子打開成直角并前移到裝填區域。在裝填區域填裝后，機器的機構會將耳朵折進左右的導軌中，然后再進行合蓋動作。合蓋前機構會先彎折紙盒的插舌，然后有一推板推動盒蓋彎折，使插舌插進盒子中并使鎖扣扣緊。合蓋動作是個關鍵性的動作，完成的好壞與紙盒的結構和機器調節的準確程度有很大關系。另外，不同裝盒機供應商提供的設備，其工作原理和機構動作會有所不同，所以機包盒的結構應該與之相匹配。
設備調試圖如圖3所示。
圖3 推板調試圖
裝盒完成后，設備調試圖片如圖4。
圖4 裝盒完成后設備調試
制袋機控制系統配置如表2。
表2 制袋機控制系統配置
1.3 聯線及補袋系統功能簡介
這部分控制由總線型運動控制器+兩顆伺服組成。兩顆伺服分別為裝盒機主伺服和補袋伺服。工作過程為制袋機制袋、填料，由傳送機構把制成的藥袋放到裝盒機傳送帶格子內，每個格子可放6-10袋，即每個藥盒裝6-10袋。按照6袋舉例，如果單個格子內是1、2、3袋，那么這個格子是不能被裝盒的，運行到傳送帶末端剔除，不允許裝盒；如果單個格子里是4、5袋子，那么在經過補袋機時，補袋伺服動作、吸盤吸+放動作，完成補袋，補袋成功后該格子可以被裝盒；如果單個格子里是6袋子，不用補袋，直接裝盒。聯線部分控制系統配置如表3。
表3 聯線部分控制系統配置
2 臺達網絡結構系統圖
圖5 臺達網絡結構系統圖
2.1 網絡組成說明
DeviceNet網絡有3個站，由臺達DVP系列PLC、總線型運動控制器左側擴展DeviceNet模塊完成，實現3個PLC之間的數據交換，完成連鎖控制；總線型運動控制器通過CANopen總線控制2顆伺服，完成裝盒、補袋功能；總線型運動控制器本機自帶以太網口與藥廠MES系統連接，上傳生產數據。
2.2 DeviceNet的網絡配置
圖6 DeviceNet的網絡配置
2.3 臺達10MC通過以太網與藥廠MES系統通訊（Modbus TCP）
MES系統即制造執行系統 (manufacturing execution system，簡稱MES），可以為用戶提供一個快速反應、有彈性、精細化的制造業環境，幫助企業減低成本、按期交貨、提高產品的質量和提高服務質量。適用于不同行業（家電、汽車、半導體、通訊、IT、醫藥），能夠對單一的大批量生產和既有多品種小批量生產又有大批量生產的混合型制造企業提供良好的企業信息管理。
設備最終用戶北京某藥廠的MES系統和臺達10MC以太網通訊時，需要提供的通訊地址是6位數的十進制地址，比如D0的通訊地址需提供404097。即40001+4096（H1000）,以此類推。部分地址表如表4。
表4 部分地址表
3號從站 裝盒機 1號主站 制袋機 2號從站 PLC 10MC中MC地址 通訊地址
盒用量 D6260 → D6087 → D6299 → D6512 → D6262 439031
說明書用量 D6262 → D6089 → D6301 → D6514 → D6264 439033
盒產品數量 D6264 → D6091 → D6303 → D6516 → D6266 439035
100生產速度 D6266 → D6093 → D6305 → D6518 → D6268 439037
100生產效率 D6267 → D6094 → D6306 → D6519 → D6269 439038
產品批號 D6268 → D6095 → D6307 → D6520 → D6270 439039
3 應用DVP10MC解決聯線控制方案
圖7總線型運動控制器解決聯線控制方案
根據實際應用情況，應用總線型運動控制器解決連線控制方案有以下幾點值得注意：
?。?）制袋機主軸變頻器編碼器信號接入到10MC主機15針編碼器接口，通過DMC_ExternalMaster外部虛主軸指令構建成一個虛擬的伺服軸，軸號3。裝盒機伺服通過MC_GearIn指令與3號軸建立主從齒輪關系。聯線時Gear In齒輪嚙合，取消聯線時Gear out齒輪脫離。聯線運行中通過追加位移MC_MoveSuperImposed指令修正伺服偏差，保證藥袋準確裝盒。取消聯線狀態，裝盒機手動或點動運行時，即使用MC_MoveVelocity指令控制。
?。?）補袋伺服控制方案與裝盒伺服相同。系統運行時，補袋伺服以裝盒機伺服為主軸，GearIn齒輪嚙合，取消補袋時Gear out齒輪脫離。補袋信號由制袋機的DVP28SV發出，通過DeviceNet網絡進入總線型運動控制器運動控制程序，執行連鎖控制。
（3）主要程序截圖。其中，主軸編碼器構建為虛主軸，軸號3，如圖8所示。
圖8 主要程序截圖
齒輪嚙合、追加位移指令如圖9所示。
圖9齒輪嚙合、追加位移指令
（4）聯線生產有6袋/盒，10袋/盒兩種生產模式，可通過修改4號軸MC_Gearin指令電子齒輪比的分母實現。操作可以通過制袋機的HMI執行，通過DeviceNet網絡傳輸至上圖程序中的D6280。
4 伺服參數設定
4.1 裝盒伺服中主要參數設置
P1-01=0B (A2伺服選擇為CANopen控制模式)
P3-00=4 (A2伺服CANopen站號，即伺服軸號)
P3-01=403 (CANopen網絡通訊波特率為1M)
P3-09=5055(CANopen同步設定，380V伺服)
4.2 補袋伺服中主要參數設置
P1-01=0B (A2伺服選擇為CANopen控制模式)
P3-00=5 (A2伺服CANopen站號，即伺服軸號)
P3-01=403 (CANopen網絡通訊波特率為1M)
P3-09=5055(CANopen同步設定)
5 控制畫面
制袋機如圖10。
圖10 制袋機
裝盒機如圖11。
圖11 裝盒機
6 調試成果
根據實際情況，調試成果有以下幾點：第一，制袋機制作藥品包裝袋精度達到要求；第二，裝盒機可6袋、10袋工作模式裝盒；第三，設備單機、聯線運行模式均可正常運行；最后，設備最高可生產60盒/分鐘，達到要求。圖11為成品示意圖。
圖11 成品示意圖
7 結束語
本套藥品生產聯線設備的案例，成功應用了臺達DeviceNet總線產品、總線型運動控制器，并通過以太網與制藥廠MES系統通訊，體現了臺達PLC產品可通過網絡提供給客戶穩定、快速且精確的解決方案。
作者簡介：
周維，出生于1982年7月，畢業于沈陽大學自動化專業。現任中達電通股份有限公司工業控制系統(ICS)產品處應用工程師，從事臺達工業控制系統產品應用推廣、技術支持。
