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摘要：本文介紹的多軸伺服枕式包裝機(jī)控制系統(tǒng)基于深圳偉創(chuàng)電氣有限公司自主研發(fā)的SD600系列伺服系統(tǒng)，是一體化高集成度的解決方案，采用PLC+伺服驅(qū)動器的方案。PLC程序內(nèi)建色標(biāo)抓取和補(bǔ)償功能，兼容熱切和冷切工藝，通過程序控制實現(xiàn)送料雙軸同步，系統(tǒng)響應(yīng)快，同步精度高。
關(guān)鍵字：SD600伺服系統(tǒng) 同步 枕式包裝 三軸
一、概述
枕式包裝機(jī)是應(yīng)用廣泛的一種包裝機(jī)械，大量應(yīng)用于食品包裝機(jī)械、藥品包裝機(jī)械、日用品包裝機(jī)械等眾多領(lǐng)域。我們?nèi)粘Ｉ钪幸姷降拇蠖鄶?shù)的食品均是由枕式包裝機(jī)封裝而成。隨著機(jī)械制造業(yè)的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，為枕式包裝機(jī)行業(yè)帶來了良好的發(fā)展機(jī)遇，同時對枕式包裝機(jī)的品質(zhì)和生產(chǎn)效率也提出了更高的要求。
三軸枕式包裝機(jī)的臥式三面封口加工工藝要求送料軸、送膜軸以及橫封（橫切）軸之間以凸輪關(guān)系運(yùn)動，在封切過程需要送膜軸與橫封軸（橫切軸）保持嚴(yán)格同步。隨著行業(yè)競爭的日益激烈，以及我國人工成本的逐年上升，枕式包裝機(jī)械廠商要求采用更新的技術(shù)來提高設(shè)備的自動化水平、提高生產(chǎn)效率、降低設(shè)備成本，達(dá)到提高枕式包裝機(jī)產(chǎn)品市場競爭力的目的。
二、系統(tǒng)方案結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)控制核心PLC程序控制實現(xiàn)兩軸（切刀軸和送膜軸）的同步以及電子凸輪關(guān)系，色標(biāo)補(bǔ)償在程序內(nèi)部完成，系統(tǒng)響應(yīng)速度快，結(jié)構(gòu)較為簡單。同時，由于采用了RS485通訊控制的結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)方案更加靈活，可以非常容易地變化為雙軸系統(tǒng)或者四軸乃至多軸系統(tǒng)。
三、包裝解決方案
下面以圖1所示的三軸伺服枕式包裝機(jī)控制系統(tǒng)為例對系統(tǒng)各部分進(jìn)行說明，該枕式包裝機(jī)橫向封切方式為熱封冷切，即先進(jìn)行熱封，再進(jìn)行橫切。系統(tǒng)也能方便地通過設(shè)置，兼容常見的熱封熱切工藝。設(shè)備運(yùn)行過程中，橫封橫切刀的運(yùn)行速度保持勻速（以下簡稱主動軸），送膜軸（以下簡稱從動軸）的速度以凸輪關(guān)系運(yùn)行，并引入色標(biāo)補(bǔ)償。凸輪的功能是并保證在橫封和橫切時，送膜軸的運(yùn)動和橫封刀以及橫切刀的在切割點的運(yùn)動保持嚴(yán)格同步。送料軸以送膜軸的實際運(yùn)動速度和位置，與之保持嚴(yán)格同步。切刀近點傳感器信號的引入是為了防止色標(biāo)信號的誤檢測。此功能也可以不用引入傳感器信號，而在系統(tǒng)內(nèi)部以軟件的方式實現(xiàn)。
3.1 工藝流程包裝物經(jīng)過送料機(jī)構(gòu)被送進(jìn)包裝膜內(nèi)，先完成縱封作業(yè)；之后裝物在縱封后的包裝膜內(nèi)繼續(xù)前進(jìn)，進(jìn)入橫封橫切工藝，完成進(jìn)行橫封和橫切，最終成為成品。
3.2 系統(tǒng)框圖如圖1所示系統(tǒng)共有三個伺服軸，由三臺伺服驅(qū)動器以RS485總線方式實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)控制，其中從動軸（即送膜軸）跟隨主動軸（橫封橫切軸）運(yùn)動，保證橫封橫切的嚴(yán)格同步，同時從動軸根據(jù)由色標(biāo)信號檢測得到的位置補(bǔ)償信號對從動軸進(jìn)行位置補(bǔ)償，送料軸則根據(jù)從動軸的實際位置與之保持完全同步跟隨運(yùn)動。一
3.3 色標(biāo)補(bǔ)償量的計算
補(bǔ)償量計算
補(bǔ)償量的計算主要依靠色標(biāo)信號和切刀近點信號，補(bǔ)償測量值為 L=L1+L2/2，即補(bǔ)償測量值為切刀近點信號到色標(biāo)信號之間的電機(jī)編碼器脈沖數(shù)加上色標(biāo)寬度的一半。取得補(bǔ)償測量值以后，系統(tǒng)再進(jìn)行凈補(bǔ)償值的計算，其方法是：
凈補(bǔ)償值=補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)值-補(bǔ)償測量值
補(bǔ)償區(qū)域
得到凈補(bǔ)償值以后就需要對從動軸的運(yùn)動速度進(jìn)行補(bǔ)償，為了保證橫封橫切時包裝物輸送速度的平穩(wěn)性，需要避開主動軸和從動軸的同步區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)償工作。
3.4 采用切刀近點信號或軟件方法避免誤色標(biāo)信號誤檢測
從上面的系統(tǒng)工作流程中可以看出，系統(tǒng)將不斷檢測色標(biāo)，并根據(jù)檢測到的誤差，對送膜軸的運(yùn)行進(jìn)行補(bǔ)償，確保橫封橫切的位置準(zhǔn)確。但包裝膜上也有可能存在污染或其他印刷圖案，容易引起色標(biāo)檢測的誤檢測。為解決此問題，在系統(tǒng)中引入切刀近點信號，以此信號作為色標(biāo)檢測的起始信號，在此范圍以外的區(qū)域?qū)⒉贿M(jìn)行色標(biāo)信號的檢測。
四、結(jié)束語
本次采用基于PLC和偉創(chuàng)SD600伺服系統(tǒng)的系統(tǒng)方案自投入生產(chǎn)以來運(yùn)行可靠，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，取得了生產(chǎn)廠家的一致好評；深圳偉創(chuàng)伺服系統(tǒng)豐富的運(yùn)動控制功能，包括中斷定長、原點回歸、多段速、多段位置、全閉環(huán)、靈活的電子齒輪等，性能穩(wěn)定可靠，用戶可根據(jù)上位機(jī)軟件的功能介紹和提示的參數(shù)設(shè)置內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置和調(diào)試，降低了用戶對運(yùn)動控制功能的使用難度，讓調(diào)試更加輕松。
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