材料混合的新选项

一种新的材料混合设计创造的好处包括更广泛的混合动作，更少的组件，伺服电机再生和接近的功率因数统一节能。从药品、化妆品到火箭燃料，混合是制造一切产品的关键步骤。传统上，制造商使用了广泛的技术来混合材料:搅拌，使用叶轮，挤出机混合材料，翻滚搅拌机混合粉末等，以及油漆混合中最熟悉的剧烈摇晃。对于许多应用程序，这些过程混合得太不均匀，无法实现精确的规格，需要很长时间才能混合，并且需要大量的硬件配置和操作条件才能达到期望的产品结果。

由于工业工程和设计公司Resodyn Acoustic Mixers开发了一种基于机械共振的新技术，更好的替代方案已经存在。Resodyn Acoustic Mixers的共振声学混合(RAM)技术依靠低频、高强度的声能(名义上为60赫兹)来流化混合物，并在材料中产生一种称为声流和微混合的现象。RAM以精确的方式混合各种类型的材料，这通常是传统方法无法实现的，同时避免了使用叶轮或叶片的纯度和安全性相关缺点。RAM技术也比传统的混合快得多，并且还混合了传统混合器失败的材料。

独特的RAM过程需要对机器强大的电动机和驱动器进行特殊的控制，这些电动机和驱动器通过旋转成对的偏心质量来产生共振声学。通过改变偏心对间偏置的相位角，控制混合室的振动幅度。所产生的振动使混合物与容器协调地相互作用，产生流化，使整个过程均匀混合。使马达彼此相进相出可以产生高达100g的加速度，并导致几乎无限的混合动作。

RAM 5:下一代

Resodyn最近决定升级其RAM 5谐振混音平台，该平台的容量限制在约5加仑，最近推出了55加仑。版本，扩展了RAM技术的固有优势。

“我们有一个伟大的概念，我们想把它带到一个新的水平，我们可以控制机器的生产时间，成本和复杂性，同时在混合过程中为客户节省尽可能多的能源，”Resodyn高级工程师Brian Seaholm说。Resodyn还希望避免增加RAM 5的占用空间(35平方英尺);目标是扩展机器的功能，而不是它的大小或复杂性。

Resodyn的首要任务是简化机器:限制机器组件的数量，减少通信电缆，提高机器的控制能力。但这将意味着更新和简化RAM编程和通信协议。由于RAM 5的操作依赖于一台独特的Resodyn“黑匣子”计算机，因此在计算机与RAM 5驱动器和电机之间需要多种通信协议。

为了应对这一挑战，Resodyn聘请了一家有能力、经验丰富的机器控制供应商，该供应商曾为第一代RAM 5提供电力驱动技术。而且，正如Seaholm所说，由于速度和角度不断变化，因此需要RAM电机的精确同步。“这一点很重要，因为保持共振，这是RAM技术的一个使能特性，需要精确控制不同的特定振动频率，因为不受控制的共振会对机器本身造成严重损害。”

Resodyn还与成熟的制造商Northwest Motion合作，该公司拥有处理多种通信协议所需的机器编程背景。该公司此前曾帮助另一个客户使用类似的共振技术制造水泥搅拌机。

新的驱动和控制

更新RAM 5的第一步是选择数字智能伺服驱动器，该驱动器集成了模块化电源单元和驱动系统，并提供再生电源功能，将机器伺服电机的动能转移回交流线路。这样，多余的电力可以产生能量，而不是多余的热量，因为机组立即从消耗电力转变为产生电力。驱动平台提供了一个紧凑的解决方案，Resodyn知道它是这个多轴系统中电机的理想选择。该驱动器支持多种通信协议，以便在RAM的黑匣子和接口PC之间进行通信。

伺服驱动器与四个最大转速为11000转的液冷高速旋转电机结合在一起。它们将偏心质量同步成两对，向RAM系统施加力。西北运动公司的区域运动控制专家Patrick O 'Connell说:“这种组合使Resodyn具有出色的动力和相对较小的占地面积。”

多语言运动控制

下一步是确保通信语言和控制RAM 5混合的协议之间的顺畅“对话”。可编程逻辑控制器(PLC)嵌入在驱动器中，增加了简单性，减少了制造时间和成本。该PLC专为开放式自动化和通信设计的灵活性而设计，非常适合需要多种协议的机器。

Seaholm说，组件的控制和同步“与我们自己的计算机控制相结合，他们的PLC支持这一点”。“所以让一切顺利进行的最大因素是项目参与者的编程技能和经验。”

该团队选择SERCOS III作为主总线，以保持驱动器同步以实现精确定位。Resodyn“黑匣子”，RAM的PC和主驱动器之间的控制依赖于OPC服务器和RS232，感知和响应谐振条件的微小变化。编码器仿真允许驱动器向“黑匣子”报告。有趣的是，机器控制和I/O依赖于模拟信号和数字信号，在“黑匣子”和驱动器之间也有一个模拟链接。根据Seaholm的说法，这不仅有助于在要求严格的规格下保持混合，而且对于基于配方的操作也很重要，操作人员在每次作业开始时根据混合物输入完整的加速设定值和定时指令。最后，基于以太网的OPC服务器通过基于pc的HMI将操作员连接到嵌入式PLC。

和谐的合作关系

对于控制、部件工程、编程代码和通信，工程师编写了用于机器设置和测试的示例代码。这种合作创造了“客户想要的好处，而且价格也很有竞争力，”Seaholm说，他估计基于驱动器的平台将每个RAM单元的电子成本降低了数千美元。这些节省已经延续到新推出的Resodyn RAM 55技术。

用户优势大

优点包括令人印象深刻的好处，包括更精确，均匀的混合;不同尺度的混合，包括宏观的、微观的，甚至小到分子水平;而且更清洁，运行更可靠。RAM混合使制造商更容易满足严格的制药或化妆品法规，因为没有叶轮来保持清洁，也不需要打开化学容器进行混合。Seaholm指出，与传统的混合相比，RAM 5节省了大量的时间，将一个应用程序从几小时减少到几分钟，并且基于配方的输入使最终用户更容易在每个混合工作之间切换参数。最后，用户受益于驱动再生的优势和接近统一的功率因数，大大降低了能源成本。

“我们可以帮助制造商获得竞争优势，”Seaholm说。随着超大RAM 55的出现，Resodyn准备动摇工业混合的世界。

挑战,解决方案

• 实现精确定时，使电机在混合过程中进入和脱离相位，以完全正确的频率产生共振，产生流化，允许均匀混合和几乎无限数量的混合动作
• 混合多种编程语言，用于驱动器，电机，嵌入式PLC和Resodyn“黑匣子”控制器之间的通信
• 简化机器结构，减少布线和生产时间
• 降低机器生产成本
• 最大限度地提高能源效率。

结果包括:

• 在苛刻的规格和公差范围内，对各种材料进行精密混合
• 可观的机器生产成本节约
• 大量的能源节约再生驱动
• 大大减少混合时间(在许多情况下从几小时到几分钟)
• 为更大的RAM 55混频器建立了驱动和控制平台。

- CFE Media内容经理Mark T. Hoske编辑控制工程、设备工程、mhoske@cfemedia.com．

在线

www.resodynmixers.com

www.boschrexroth-us.com

西北运动www.nwmotion.com

您是否具有本内容中提到的主题的经验和专业知识?您应该考虑为我们的CFE媒体编辑团队做出贡献，并获得您和您的公司应得的认可。点击在这里开始这个过程。