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鳴志運動控制方案助力玻璃制瓶“關鍵一臂”

文：上海安浦鳴志自動化設備有限公司2025年第三期

摘要：玻璃制瓶設備正加速邁向更高的自動化水平階段，高速、高精度、可擴展的自動化控制技術，已成為推動產線升級的關鍵要素。本文主要介紹了采用鳴志全套自動化控制產品所構建的高效、可靠的撥瓶控制系統。

文/上海安浦鳴志自動化設備有限公司

玻璃瓶因其優良的密封性與化學穩定性，始終是高端化妝品、飲料、調味品等產品最可靠的包裝容器。為了滿足日益增長的產能需求與不斷提升的品質標準，玻璃制瓶設備正加速邁向更高的自動化水平階段，高速、高精度、可擴展的自動化控制技術，已成為推動產線升級的關鍵要素。
鳴志MCA6中型運動控制器與M5交流伺服系統，憑借優異的同步控制性能與開放的通信能力，在IS（行列式）制瓶工藝中實現成功應用，顯著提升設備運行效率與產品一致性，為客戶打造更具競爭力的智能制造解決方案。

1 應用背景 ：IS（行列式）制瓶機的“關鍵 一臂”

IS（行列式）制瓶機是玻璃容器批量生產的核心裝備之一，撥瓶機作為其關鍵子系統，承擔著將成型玻璃瓶精準移送至傳送帶的任務。
撥瓶動作不僅需要與正吹氣、模具翻轉等工藝高度同步，還必須具備應對不同類型產品和生產節拍的柔性調整能力。在此應用中，鳴志MCA6控制器作為撥瓶機的控制系統，通過高精度電子凸輪同步控制技術，實現撥瓶動作的精準協同與靈活調整，確保了設備的穩定運行。

2 工藝流程：精準同步，動態調整（圖1）

撥瓶系統共配置10組獨立撥瓶裝置，每組裝置可選擇性參與作業，支持分部故障隔離，避免整機停線。每組撥瓶動作啟動的時機由控制系統計算生成，并以統一的時間基準進行電子凸輪同步控制。凸輪曲線具備動態調節能力，可根據瓶型、節拍需求靈活設定撥瓶機構的伸縮時序及停留時間。

控制系統通過主軸速度自動調節和多軸同步控制機制，確保10組撥瓶裝置在同一時鐘下高效協同運行，實現工藝穩定性、柔性化與智能化的完美結合。

3 鳴志撥瓶機控制方案：一站式解決方案，高效可靠

鳴志控制方案中使用三階貝塞爾曲線生成電子凸輪運動曲線，通過De Casteljau算法實時分割貝塞爾曲線，得到基本凸輪曲線關鍵點的參數（主軸和從軸的位置），見圖2。
確定曲線輪廓：
B(t)=(1?t)3 P0+3t(1?t)2 P1+3t2(1?t)P2+t3 P3(t∈[0,1])
其中P0、P1、P2、P3為控制點，通過調整控制點坐標可精確匹配撥瓶機構運動路徑。
確定曲線關鍵點位置：
P3 = P0 +（P2 – P1）*β/k
其中P0、P1、P2、P3分別代表第一，二，三，四個關鍵點主軸位置，β代表系數，k代表這個關鍵點的速度比。
此應用采用鳴志全套自動化控制產品，構建了高效、可靠的撥瓶控制系統，現場硬件配置包括（圖3）：
· 上位機：ATP5100觸摸屏；
· 控制器：MCA6中型運動控制器；
· 執行機構：M54S系列交流伺服系統。
采用鳴志全套自動化控制產品的撥瓶機系統拓撲圖如圖 4所示，通過應用鳴志MCA6中型運動控制器與M54S伺服系統，客戶在撥瓶工藝中實現了關鍵技術突破。控制系統支持 ±0.1°的高精度定位與±50μs的同步響應，有效地提升了撥瓶工位的一致性與穩定性，并且生產效率提升至15%以上。

4 鳴志撥瓶機控制方案六大應用優勢

· 全系列產品一站式集成；
· 微型結構，節省空間；
· EtherCAT總線控制，一網到底；
· 快速接線，易于維護；
· 伺服參數一鍵導入；
· 多種通信接口，調試高效。

5 鳴志撥瓶機控制方案核心產品介紹

（1）MCA6中型運動控制器
主要性能特點如下：
· 網絡接口豐富：本體集成3個獨立以太網口和1路 RS485口，通過左側擴展可實現多種通信；
· All In One平臺：McEngine Pro 軟件中實現伺服參數的調試和導入，調試方便快捷；
· 安裝維護便捷：可插拔式接線端子及垂直安裝的方式使施工和維護便捷高效。
（2）M54S系列交流伺服系統主要性能特點如下：
· 控制算法：超級模型追蹤算法；
· 功能：高級自動整定，外部擾動補償，多種振動抑制，內置軟PLC-Q編程、龍門同步、全閉環、飛拍等；
· 全面的認證：UL、STO(SIL3, Ple)、CE、SEMI F47認證符合國際標準，為設備出口保駕護航。