1引言

在冰淇淋灌裝機(jī)上利用臺達(dá)機(jī)電產(chǎn)品之間的便利通訊功能，實(shí)現(xiàn)了主傳動電機(jī)與拉花電機(jī)在觸摸屏上直接啟/停與調(diào)速，實(shí)現(xiàn)了伺服與主電機(jī)之間的速度跟隨。使得操作人員的操作直觀方便。利用臺達(dá)伺服的PR模式（內(nèi)部多段位置模式），將客戶機(jī)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(diào)整。使得客戶的拉花花型調(diào)整變的便利靈活。大大提高了生產(chǎn)效率。

人機(jī)界面（又稱用戶界面或使用者界面）是系統(tǒng)和用戶之間進(jìn)行交互和信息交換的媒介，它實(shí)現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。凡參與人機(jī)信息交流的領(lǐng)域都存在著人機(jī)界面。人機(jī)界面（Human–Machine Interaction，簡稱HMI），是人與計算機(jī)之間傳遞、交換信息的媒介和對話接口，是計算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分。是指人和機(jī)器在信息交換和功能上接觸或互相影響的領(lǐng)域或稱界面所說人機(jī)結(jié)合面，信息交換，功能接觸或互相影響，指人和機(jī)器的硬接觸和軟觸，此結(jié)合面不僅包括點(diǎn)線面的直接接觸，還包括遠(yuǎn)距離的信息傳遞與控制的作用空間。

人機(jī)結(jié)合面是人機(jī)系統(tǒng)中的中心一環(huán)節(jié)，主要由安全工程學(xué)的分支學(xué)科安全人機(jī)工程學(xué)去研究和提出解決的依據(jù)，并過安全工程設(shè)備工程學(xué)，安全管理工程學(xué)以及安全系統(tǒng)工程學(xué)去研究具體的解決方法手段措施安全人機(jī)學(xué)。它實(shí)現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。凡參與人機(jī)信息交流的領(lǐng)域都存在著人機(jī)界面。現(xiàn)在大量運(yùn)用在工業(yè)與商業(yè)上，簡單的區(qū)分為“輸入”（Input）與“輸出”（Ouput）兩種，輸入指的是由人來進(jìn)行機(jī)械或設(shè)備的操作，如把手、開關(guān)、門、指令(命令)的下達(dá)或保養(yǎng)維護(hù)等，而輸出指的是由機(jī)械或設(shè)備發(fā)出來的通知，如故障、警告、操作說明提示等，好的人機(jī)接口會幫助使用者更簡單、更正確、更迅速的操作機(jī)械，也能使機(jī)械發(fā)揮最大的效能并延長使用壽命，而目前市面上所指的人機(jī)接口則多界狹義的指在軟件人性化的操作接口上。

冰淇淋灌裝機(jī)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(jìn)行逐工位物料輸送，主傳動電機(jī)2.2KW,采用DELTA變頻器調(diào)速控制，減速箱的減速比為30：1，主電機(jī)轉(zhuǎn)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(jìn)行各種工藝動作。簡單穩(wěn)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(zhí)行不同的由相應(yīng)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(yīng)一個輸送周期），臺達(dá)ES系列PLC是整個機(jī)器的控制中心，根據(jù)設(shè)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(zhuǎn)的拉花電機(jī)帶動拉花頭旋轉(zhuǎn)澆奶油，另一個是帶動拉花頭做升降運(yùn)動的部分，國內(nèi)大部分廠家都是采用機(jī)械凸輪結(jié)構(gòu)，當(dāng)花型需要改動的時候，只有更換不同形狀的機(jī)械凸輪，這樣就會大大影響機(jī)器的生產(chǎn)效率。用戶在調(diào)節(jié)好每種花型的參數(shù)后，可通過屏的配方功能進(jìn)行保存，下次使用只需調(diào)用出來就好了。

（4）溫控部分。冰淇淋灌裝有三個地方需要進(jìn)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。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(jī)編程。從經(jīng)濟(jì)角度和互換性角度考慮，采用了臺達(dá)溫控器。

2系統(tǒng)設(shè)計

2.1控制工藝分析

（1）保證主機(jī)和伺服的電氣零位和機(jī)械零位一致。

（2）灌裝的起始與關(guān)閉通過編碼器的角度信號控制，可在觸摸屏上設(shè)定。

（3）伺服跟隨主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)轉(zhuǎn)位置和速度由觸摸屏上人工調(diào)整。

（4）主機(jī)速度能在觸摸屏上調(diào)節(jié)。

（5）生產(chǎn)計數(shù)控制功能。

2．2硬件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計

硬件體系結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。主體自動化設(shè)備選型參見表1。

圖1硬件體系結(jié)構(gòu)示意

表1 主體自動化設(shè)備選型

2.3軟件流程設(shè)計

軟件流程設(shè)計參見圖2。

圖2軟件流程

3系統(tǒng)調(diào)試

3.1系統(tǒng)零點(diǎn)調(diào)試

本項目在初始調(diào)試的時候，沒有做主機(jī)找零，結(jié)果調(diào)試的時候發(fā)現(xiàn)，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的時間稍長，編碼器的角度就和機(jī)械的位置對應(yīng)產(chǎn)生累積偏差。伺服與主機(jī)零點(diǎn)對應(yīng)的機(jī)械位置是變化的，因此伺服在找完零點(diǎn)后立即反向找與主機(jī)零點(diǎn)位置的對應(yīng)的起始位置，這個位置是由客戶在屏上設(shè)定，這期間主機(jī)禁止運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.2主機(jī)限速

主機(jī)和變頻器之間采用通訊連接，因伺服跟隨主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，速度有倍數(shù)關(guān)系，因此主機(jī)在滿足客戶生產(chǎn)速度的前提下做了限速處理。

4結(jié)束語

項目已經(jīng)通過調(diào)試，機(jī)器的功能完全達(dá)到要求。項目充分展示了臺達(dá)電氣產(chǎn)品在包裝行業(yè)機(jī)電一體化應(yīng)用的技術(shù)能力。