CODESYS飛剪包裝機高速7伺服包裝機中的應用高響應、高解析、集伺服放大器和運動控制器于一體的網(wǎng)絡型伺服在立式包裝機中的成功應用,伺服內置的電子凸輪功能使得飛剪曲線的建立輕而易舉,高速抓取,高速比較、色標遮沒功能以及自動糾偏功能的使用,使得包裝速度、裁切精度上升一個新的臺階。
1?? 包裝機簡介
1.1? CODESYS飛剪包裝機包裝機的分類
近年來,隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展,人民生活水平的提高,大眾對食品、醫(yī)藥、日用品等行業(yè)的產品需求日益增加,生產廠家采用傳統(tǒng)的手工包裝作業(yè),已經(jīng)無法滿足市場的需求,必然尋求生產自動化、提高生產效率的設備。從而催生出一種高品質、高性能的全自動包裝機。包裝機械大致可以分為立式包裝機(如圖1所示)與枕式包裝機。對于立式包裝,適用于流動性較好的液體、粉體、散粒體,主要依靠自身重力,必要時輔以一定的機械作用便可完成包裝,而且立式包裝機一般都具有兩種包裝功能,即跟光標裁切和定長裁切,兩種裁切功能方便切換,機器運轉時采用哪種包裝方式取決于包裝膜,包裝膜大體上分為有光標和沒有光標,沒有光標的包裝膜采用定長裁切,反之,采用光標裁切;對于枕式包裝,它主要適用于外形規(guī)整、有足夠硬性的單件或組合件包裝。
1.2? CODESYS飛剪包裝機的工作原理
包裝機是將卷筒狀的撓性包裝材料制成袋筒,充入物料后,進行封口,三個功能自動連續(xù)完成的機器。其工作原理為:放在支承裝置上的卷筒薄膜,繞經(jīng)導棍組、張緊裝置,由光電檢測控制裝置對包裝材料上商標圖案位置進行檢測后,通過翻領成型器卷成薄膜圓筒裹包在充填管的表面。先用縱向熱封器對卷成圓筒的接口部位薄膜進行縱向熱封,得到密封管筒,然后筒狀薄膜移動到橫向熱封器的地方進行橫封,構成包裝袋筒。計量裝置把計量好的物品,通過上部填充管充填入包裝袋內,再由橫向熱封器熱封并在居中切斷,形成包裝袋單元體,同時形成下一個筒袋的底部封口。
1.3? CODESYS飛剪包裝機的生產工藝
包裝機配合上道的計量沖填機械,立式包裝機常用于包裝塊狀、片狀、粒狀、梗枝狀、粉狀以及流體和半流體物料。它的特點是被包裝物料的供料筒設計在制袋器內側,制袋與充填物料由上到下沿豎直方向進行。它主要由計量裝置、傳動系統(tǒng)、橫封和縱封裝置、翻領成型器、充填管及薄膜牽拉供送機構等部件組成。
2?? 設備主要裝置功能
2.1? CODESYS飛剪包裝機送膜裝置
主要由送膜輥和送膜軸組成,主要是把包裝膜平整、均勻地送到翻領成型器,在本裝置中送膜軸和縱封軸共用一個伺服,中間是通過鏈條傳動的。
2.2? CODESYS飛剪包裝機色標傳感器
色標傳感器常用于檢測特定色標或物體上的斑點,它是通過與非色標區(qū)相比較來實現(xiàn)色標檢測,而不是直接測量顏色。色標傳感器實際是一種反向裝置,光源垂直于目標物體安裝,而接收器與物體成銳角方向安裝,讓它只檢測來自目標物體的散射光,從而避免傳感器直接接收反射光,并且可使光束聚焦很窄。
2.3? CODESYS飛剪包裝機翻領成型器
圓形翻領成型器主要應用于包裝機械中,是立式自動包裝機的核心部件,用于包裝的塑料薄膜經(jīng)過翻領成型器自動卷成圓筒形,在卷包過程中,要求塑料薄膜不應發(fā)生縱向和橫向拉伸變形,塑料薄膜經(jīng)過成型器時摩擦阻力應較小。這就要求所購買的成型器符合塑料薄膜的自然卷曲變形,即成型器的表面積等于通過成型器的塑料薄膜的總面積。
2.4 CODESYS飛剪包裝機 熱封刀
準確來講,熱封刀的叫法并不精準,應該是加熱片。加熱片是采用合金材質制作而成的,其中分為鑷鉻合金和鐵鉻合金等。寬度分為3mm、5mm、8mm、10mm、12mm等五種,硅膠壓條就是為了封口平整嚴實并壓花,壓出的形狀就是壓條本身的紋形。多數(shù)采用細網(wǎng)格式。
3? CODESYS飛剪包裝機控制方案原理
包裝機的縱封軸(也是送膜軸)作為系統(tǒng)主軸。橫封、劃線、切斷等3軸跟隨主軸運作,橫封、劃線、切斷伺服控制器直接抓取膜位色標信號進行位置檢測,薄膜經(jīng)成型器成型后變?yōu)橥材ぃ⑦M行縱向熱封,包裝膜向下方運動,橫封軸動作,同時物料被送進筒膜內,一起向下繼續(xù)運動,等下個光標信號進來時橫封軸再動作一次,這樣一包的三熱封的動作完成,當包裝膜繼續(xù)向下運動,色標傳感器檢測到色標,驅動器收到色標傳感器的信號后動作,在光標處劃下一道鋸齒形的切痕,劃線動作完成,當上位機(PLC)計數(shù)到達5時,發(fā)出信號給切斷軸伺服,使得切斷軸伺服能接收到色標傳感器的信號,這樣色標傳感器的信號接到后切斷軸伺服動作,5連包的包裝物包裝完成。此系統(tǒng)包括PLC、HMI、伺服以及溫度控制模塊,由于伺服控制器內含電子凸輪功能,四臺伺服即可完成送膜、送料以及裁切工藝,PLC只需做簡單I/O控制,大大節(jié)省了上位機的昂貴成本,程序的規(guī)劃也更加簡單。
4?? 各軸的功能
4.1? 送膜軸
此軸采用速度控制,作為整個系統(tǒng)的主軸。下達脈沖命令給橫封軸、劃線軸和切斷軸,指揮凸輪軸運轉。
4.2? 橫封軸
伺服的PR(內部位置控制模式)控制模式下,使用內建的電子凸輪跟隨主軸運行,橫封軸接收來自送膜主軸的脈沖差分信號OA/OA;OB/OB,沿著燒錄好的凸輪飛剪曲線跟隨主軸運動,當橫封軸伺服控制器檢測到色標光電信號(DI7有信號輸入)時,凸輪嚙合運轉,在運轉過程中,伺服控制器會抓取色標信號,利用內建的同步抓取修正軸(色標補償功能),調節(jié)凸輪速度,對裁切位置進行自動修正,保證裁切準確。
4.3? 劃線軸
此軸和橫封軸一樣,是處于PR(內部位置控制模式)控制模式下,使用內建的電子凸輪跟隨主軸運行,接收來自主軸的差分脈沖信號,它的作用是對包裝膜進行點劃線或者鋸齒形的裁切,便于單包包裝物的撕斷或扯開。
4.4? 切斷軸
此軸也是和橫封軸一樣,是處于PR(內部位置控制模式)控制模式下,使用內建的電子凸輪跟隨主軸運行,接收來自主軸的差分脈沖信號,它的作用是對包裝物在裁切位置進行切斷,根據(jù)客戶的要求,可進行連包切斷,可實現(xiàn)1~10連包的切斷。
5??? 凸輪曲線的規(guī)劃
伺服內建PR(內部位置控制模式)模式,PR模式下,內建64段定位程序,不僅可以實現(xiàn)原點復歸、位置控制、定速控制,還具有位置和速度插斷、重疊功能、參數(shù)寫入,以及定位程序段之間的跳躍和調用,同時具有電子凸輪功能,高速抓取(capture)和比較(compare)功能,橫封軸、劃線軸和切斷軸的原點復歸,無需上位機的參與,即可完成。
6?? 凸輪曲線的建立
伺服控制器內建飛剪凸輪模型,使得飛剪電子凸輪曲線的建立簡單易行, ASDA-A2 PC soft支持自動飛剪、自動飛剪(同步區(qū))、自動飛剪(同步區(qū)可調)等多種飛剪曲線將會自動生成飛剪曲線。考慮到不同包裝膜的熱封難易程度,在裁切區(qū)設立同步區(qū)。
7? ? 伺服特有的同步抓取修正軸功能
伺服控制器內建同步抓取修正軸功能(即傳統(tǒng)的色標自動補償功能),伺服控制器利用內建的高速脈沖抓取功能,通過色標光電抓取主動軸兩次色標間的脈沖數(shù)目,與伺服控制器內部用戶所設定的理論裁切量(通過compare功能做比較,
8?? 遮沒功能
CODESYS伺服控制器內建色標遮沒功能,可有效避免包裝膜污染,色標錯印所引起的光電誤動作,增加了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為裁切長度的脈沖設定值,為遮沒區(qū)脈沖長度,此功能設定后,在遮沒區(qū)域內,即使色標誤動作,也不會影響到整個系統(tǒng)的性能。
//----色標中斷信號響應處理:將傳送帶軸當前位置存放到位置緩存
IF SensorTriger=1 THEN
IF (BufDeep<0) THEN
BufDeep:=0; //防止出錯
END_IF
IF BufDeep>=2 THEN
BufDeep:=2; //最多只支持2個緩存,多于2個,丟棄,防止出錯
END_IF
CASE BufDeep OF //--緩存指針,最多記住3個標志
0:
TargetPointArry0:=Axis_CONVERY.fActPosition;
1:
TargetPointArry1:=Axis_CONVERY.fActPosition;
2:
TargetPointArry2:=Axis_CONVERY.fActPosition;
END_CASE
BufDeep:=BufDeep+1;
SensorTriger:=0;
END_IF
//-----自由計時器刷新,可用于判斷超時錯誤-------->>--
IF PowerupTimerS < 32700 THEN
PowerupTimerS:=PowerupTimerS+2; //EtherCAT Period is 2ms
END_IF
//----按系統(tǒng)運行狀態(tài)0~5分別處理---------------->>
IF Sysstatus<0 OR Sysstatus>5 THEN //萬一狀態(tài)指針錯誤,糾正為重新開始運行
Sysstatus:=0;
END_IF
CASE Sysstatus OF
// System status: 0=Selfchecking; 1=Error; 2=Stopped; 3=Man-Jogging; 4=SlaveAxis Origining;
// 5=MasterAxis firstrun;
0: //上電自診斷,伺服使能 Self checking
IF NOT Inited THEN
//-----使能兩個伺服驅動器----->>------
MC_Power2(Enable:=TRUE, bRegulatorOn:=TRUE, bDriveStart:=TRUE, Axis:=Axis_FlyCut,);
MC_Power1(Enable:=TRUE, bRegulatorOn:=TRUE, bDriveStart:=TRUE, Axis:=Axis_CONVERY,);
MC_Power3(Enable:=TRUE, bRegulatorOn:=TRUE, bDriveStart:=TRUE, Axis:=Axis_ZJ,);
Inited:= MC_Power1.Status AND MC_Power2.Status AND MC_Power3.Status;
//-----超時錯誤判斷------>>-----
IF (PowerupTimerS> 10000) AND (Ethercat.xConfigFinished = FALSE) THEN
SysStatuMark:=1; //EtherCAT Network/Cable Error
Sysstatus:=1; //Error State
END_IF
IF (PowerupTimerS> 12000) AND (Ethercat.xError = TRUE) THEN
SysStatuMark:=2; //EtherCAT Network/Cable Error
Sysstatus:=1; //Error State
END_IF
ELSE
Sysstatus :=2; //If two servo can be ENABLED, Switch to statu 2;
SysStatuMark:=0; //OK
END_IF
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