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【TIA每周新应用】之旋盖机设备篇

艾德小提示TIAPLC

2025-06-18

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知识小卡片

TIA100 是基于西门子自动化框架的标准化机器应用集锦，适用于多行业多机型，如包装、物流、食品饮料、智慧农业、电子电池等。各应用中包含从PLC、HMI到驱动产品的整体TIA 解决方案，帮助您实现项目的快速开发。

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旋盖机是一种用于对各种容器进行旋紧或旋松瓶盖操作的设备，广泛应用于食品、饮料、医药、日化等行业。旋盖机主要是通过机械传动或气动、电动等动力驱动方式使旋盖头（或旋盖装置）产生旋转运动。

相比人工旋盖，旋盖机能够快速、连续地对大量瓶子进行旋盖操作，大大缩短了生产周期，提高了生产效率。当瓶子输送到旋盖工位时，旋盖头下降并与瓶盖接触，通过一定的扭矩将瓶盖旋紧在瓶口上，保证密封效果。不同类型的旋盖机在具体工作方式上可能会有所差异，但基本原理都是利用旋转力来实现瓶盖与瓶口的紧密结合。

针对旋盖机，本应用中使用包含S7-1200 G2 CPU、Unified Panel、S200伺服驱动系统等TIA解决方案。

硬件及软件需求

► 硬件要求

S7-1200 G2
MTP1200 Unified Comfort/Basic Panel
SINAMICS S200 V6.4及以上

► 软件要求

TIA Portal V20及以上

功能介绍

旋盖机的工艺流程一般包括以下几个步骤：

本应用中只对取盖和旋盖部分做了控制，对于进瓶、理盖、剔废和出瓶部分相对简单，只做介绍。

本系统采用一主六从式旋盖轴协同控制架构，以中心主轴为基准驱动单元，六个旋盖工位沿主轴周向均布（60°等分布局），构成模块化旋盖执行单元。

各旋盖轴配备独立伺服驱动系统，实现精准分度与力矩控制，同时集成气动夹爪机构完成盖体抓取与释放动作。

主轴采用模数轴，主轴编码器实时反馈主轴旋转角度，作为各旋盖轴动作的时序基准：

取盖相位：对应旋盖轴气动夹爪执行抓盖动作
旋盖启始角：旋盖轴伺服启动旋盖扭矩输出
旋盖终止角：完成预设旋紧圈数并停止
释放相位：夹爪开启释放瓶体

其中，瓶盖与瓶身的位置同步在启动旋盖动作时已经由机械凸轮完成，在旋盖动作过程中旋盖轴头的上升和下降也由机械凸轮实现其中旋盖部分主流程如下所示：

程序架构

旋盖机的程序框架基于简化版Automation Framework开发，严格遵循ISA88标准，将设备层划分为CM（控制模块）、EM（设备模块）和Unit（单元模块）三大层级。这种模块化设计不仅使设备的功能和性能能够灵活组合与配置，还能更好地适应不同客户的生产需求和应用场景，显著提升了设备的可扩展性和可维护性。

在本应用中，设备的具体划分如下：