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隨著自動(dòng)化程度的提高，枕式包裝機(jī)的功能和操作性得到提高和改進(jìn)，目前國(guó)內(nèi)許多低端枕式包裝機(jī)功能簡(jiǎn)單，只能簡(jiǎn)單代替集體手工操作，且產(chǎn)品功能單一性，存在低水平重復(fù)開發(fā)、低價(jià)格拼殺的格局。在借鑒了國(guó)外高級(jí)枕式包裝機(jī)的先進(jìn)理念后，國(guó)內(nèi)的輕工機(jī)械廠家根據(jù)市場(chǎng)的需求，采用OMRON的高級(jí)運(yùn)動(dòng)控制器 CJ1W MCH71推出了高性能的國(guó)產(chǎn)包裝機(jī)。

系統(tǒng)工藝簡(jiǎn)介
工藝原理圖
    軸1（送料）:送料軸通過速度控制進(jìn)行送料，檢測(cè)到傳感器1后判斷是否有包裝請(qǐng)求，有的話繼續(xù)進(jìn)給，沒有則停止等待;
    軸2（送模）:送模軸為系統(tǒng)主軸，以速度控制方式送出包裝膜，每次送模時(shí)通過色標(biāo)傳感器2作為檢測(cè)每個(gè)膜長(zhǎng)的觸發(fā)信號(hào)，通過編碼器采集實(shí)際膜長(zhǎng)，從而能對(duì)機(jī)械滑差進(jìn)行補(bǔ)償;
    軸3:張力控制軸跟隨主軸運(yùn)行，并可以實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)同步速度比，從而控制包裝膜張力;
    軸4:飛剪端封軸跟隨主軸運(yùn)行，以凸輪同步方式進(jìn)行同步控制，并且可以根據(jù)包裝袋長(zhǎng)度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)凸輪速度比。
具體工藝流程圖如圖1所示:

圖1  具體工藝流程圖

設(shè)計(jì)要求
    包裝袋寬度:10-300mm;
    包裝袋長(zhǎng)度:40-410mm;
    包裝袋高度:1-900mm;
    包裝速度:200pcs/min。
控制難點(diǎn)
    如果因?yàn)闄C(jī)器滑差或者張力調(diào)節(jié)適調(diào)導(dǎo)致的包裝膜錯(cuò)位，從而導(dǎo)致在端封軸沒有在色標(biāo)處端封，必須能夠有自檢能力進(jìn)行色標(biāo)追蹤;
    如果包裝物在包裝袋有滑動(dòng)，必須檢測(cè)出,從而防止誤切，直到物料在包裝袋端封位置中;
    如果包裝袋中沒有包裝物，必須檢測(cè)出，從而防止空切，直到物料在包裝袋端封位置中。

歐姆龍解決方案
    采用OMRON公司30軸高功能運(yùn)動(dòng)控制CJ1W-MCH71，通過Mechatrolink-II（以下簡(jiǎn)稱ML2）高速（10Mbps）同步控制總線控制4軸。
    送模軸通過速度控制進(jìn)給包裝膜，在每送一張膜時(shí)，通過sensor2作為前一次膜長(zhǎng)檢測(cè)觸發(fā)信號(hào)，直接接入到伺服驅(qū)動(dòng)器高速信號(hào)接口，然后通過外部編碼器讀取實(shí)際膜長(zhǎng)，與存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度進(jìn)行比較，如果有偏差的話，就在下一包進(jìn)行調(diào)整;
    飛剪端封軸完成一次端封準(zhǔn)備切斷時(shí)，立刻通過外部傳感器3檢測(cè)色標(biāo)處是否有異物，如果有異物，端封軸停止進(jìn)入等待狀態(tài)，送膜軸自動(dòng)送出一個(gè)膜長(zhǎng)，直到下一個(gè)色標(biāo)處進(jìn)行檢測(cè)，如果沒有異物，則端封軸恢復(fù)端封;
    飛剪端封完成一次端封前準(zhǔn)備切斷時(shí)，立刻通過傳感器2、3，檢測(cè)當(dāng)前包裝膜中是否為空包，如果為空包，端封軸停止等待進(jìn)入等待狀態(tài)，送膜軸自動(dòng)送出一個(gè)膜長(zhǎng)，直到下一個(gè)色標(biāo)處進(jìn)行檢測(cè)，如果沒有空包，則端封軸恢復(fù)端封。

配置與部分程序說(shuō)明
配置說(shuō)明
    控制器:CJ1G-CPU45H＋CJ1W-MCH71＋TC003;
    驅(qū)動(dòng)器:3×88D-WN04H-ML2+1×88D-WT04H（FNY－NS115）;
    電機(jī):4×R88M-W0430H-S1;
    通訊電纜:4×NY-W6003-A5;
    終端電阻:FNY-W6022;
    觸摸屏:NS5-SQ00-V2。
    部分程序說(shuō)明
    軸2送模:軸2在送模時(shí)，每次必須檢測(cè)色標(biāo)傳感器2進(jìn)行膜長(zhǎng)比較，如果有偏差的話就要進(jìn)行位移量的疊加（正、負(fù)疊加），那么可以將這個(gè)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)拆分成2個(gè)運(yùn)動(dòng)的組合，那么可以使用虛軸功能;
    虛軸是運(yùn)動(dòng)控制器內(nèi)部可以創(chuàng)建的一個(gè)假想軸，專門用于位移量疊加計(jì)算進(jìn)行使用，由于是理想軸，所以不會(huì)出現(xiàn)任何偏差，并且可以自己定義任何軌跡圖，因此，如果沒有偏差的話，軸2就以勻速運(yùn)動(dòng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，那么系統(tǒng)運(yùn)行非常平穩(wěn)，而且主軸的位移量偏差的疊加可以作為一個(gè)獨(dú)立的程序段，即使膜長(zhǎng)和色標(biāo)寬度改變，也只需要對(duì)虛軸部分程序段進(jìn)行修改，增強(qiáng)程序擴(kuò)展性;
具體時(shí)序圖如圖2所示:

圖2  具體時(shí)序圖

軸2送模部分程序如下:
ADDAX [J02][J32]      
//將虛軸J32的位移量疊加到J02
SPEED [J02] T0 
//J02進(jìn)行速度控制
LATCH [J02] #ML0000  
//等待sensor2觸發(fā)信號(hào)捕捉J02當(dāng)前實(shí)際膜長(zhǎng)并存放
//全局變量＃ML0000
WAIT ＃SW322A＝2   
//等待觸發(fā)信號(hào)
WAIT ＃SW322A＝4    
//等待觸發(fā)信號(hào)完成
＃ML0002＝＃ML0004-＃ML0000        
//將實(shí)際膜長(zhǎng)與標(biāo)準(zhǔn)膜長(zhǎng)比較，結(jié)果存放到
//全局變量＃ML0002
INC MOVE ＃ML0002 //虛軸位移修正
    軸4飛剪端封:軸4滾刀周長(zhǎng)固定，如果膜長(zhǎng)改變的話，那么滾刀的速度就要改變，以凸輪同步方式跟隨軸2進(jìn)行同步運(yùn)動(dòng)，如圖3所示:
 

圖3  軸4跟隨軸2同步運(yùn)動(dòng)圖

    軸4在完成端封前準(zhǔn)備切斷時(shí)，通過檢測(cè)傳感器2、3檢測(cè)一下包是否為空包，如果為空包，可以根據(jù)用戶自定義停機(jī)或者跳過空包;軸4在完成端封前準(zhǔn)備切斷時(shí)，立刻通過外部傳感器3檢測(cè)色標(biāo)處是否有異物，如果有異物，端封軸停止進(jìn)入等待狀態(tài)，送膜軸自動(dòng)送出一個(gè)膜長(zhǎng)，直到下一個(gè)色標(biāo)處進(jìn)行檢測(cè)，如果沒有異物，則端封軸恢復(fù)端封，如圖4所示:
 

圖4  軸4運(yùn)動(dòng)控制時(shí)序圖

軸4部分程序（防切）:
IF＃IB0B000＝1 //如果sensor2檢測(cè)到有異物
MOVELINK [J04]#DL0000 [J02]10 A0 D10 
//軸4減速到停止位
MOVELINK [J04]0 [J02]＃DL001A A0 D0 
//軸4等待
MOVELINK [J04]5 [J02]10 A10 D10    
//軸4加速到與主軸2線速度同步
ENDIF

結(jié)語(yǔ)
    經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試后，當(dāng)系統(tǒng)采用2把飛剪端封滾刀，系統(tǒng)最大速度可以穩(wěn)定達(dá)到200包/分鐘，如果采用單把飛剪端封滾刀，系統(tǒng)最大速度可以穩(wěn)定達(dá)到120包/分鐘。