摘要:本文論述了枕式包裝機(jī)的組成以及工作原理,并介紹了一種用PLC實(shí)現(xiàn)的包裝機(jī)的機(jī)電控制系統(tǒng),。
關(guān)鍵詞:闡述自動(dòng)化枕式包裝機(jī)原理,;臺(tái)達(dá)PLC,;人機(jī)界面,;伺服系統(tǒng)。
0. 前言
枕式包裝機(jī)是食品,、醫(yī)藥等包裝行業(yè)中應(yīng)用比較廣泛的一種包裝機(jī)械,,我們?cè)谌粘5纳钪惺褂玫酱罅康娜粘S闷泛褪称返陌b大多是枕式包裝機(jī)封裝而成。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的提高,,給包裝機(jī)行業(yè)帶來了良好的發(fā)展機(jī)遇,,應(yīng)用范圍也越來越寬廣,同時(shí)對(duì)包裝機(jī)的品質(zhì)和生產(chǎn)效率也提出了更高的要求,。
傳統(tǒng)的枕式包裝機(jī)主要采用差速齒輪箱的結(jié)構(gòu),,優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行穩(wěn)定;缺點(diǎn)是噪音較大,,機(jī)械容易損壞,,封裝精度的調(diào)整很麻煩。隨著微電子技術(shù),、計(jì)算機(jī)技術(shù),、傳感器技術(shù)的發(fā)展,PLC技術(shù)日益成熟,,應(yīng)用也更加廣泛,。該包裝機(jī)主機(jī)系統(tǒng)采用PLC作為控制系統(tǒng)核心,可以使得包裝速度高,,定位準(zhǔn)確,,系統(tǒng)更加可靠、穩(wěn)定,,符合,、滿足現(xiàn)在包裝的發(fā)展要求。
包裝機(jī)整體外觀
appearance of packaging machine
1 系統(tǒng)概述
1.1 系統(tǒng)組成
枕式包裝機(jī)主要完成成型,、定位,、包裝和封口等功能。主要包括以下幾個(gè)系統(tǒng)部分:
(1)封切系統(tǒng)
枕式包裝機(jī)的封切系統(tǒng)由橫封刀(上,、下)和縱封(左右兩個(gè))組成,,其作用就是對(duì)包裝物進(jìn)行橫向和縱向的封裝。
(2)加熱系統(tǒng)
系統(tǒng)需要對(duì)橫封刀和縱封刀進(jìn)行加熱,,并進(jìn)行溫度控制,,采用臺(tái)達(dá)溫度表采集并控制封切刀的溫度。
(3)變頻調(diào)速系統(tǒng)
變頻器驅(qū)動(dòng)橫切刀達(dá)到封切的目的,,其速度決定該包裝機(jī)的包裝速度,。
(4)縱封送料系統(tǒng)
縱封送料系統(tǒng)由伺服驅(qū)動(dòng)送料輥,與橫切送料系統(tǒng)配合,,根據(jù)包裝膜的袋長(zhǎng)等技術(shù)指標(biāo)達(dá)到準(zhǔn)確送膜并能達(dá)到封切準(zhǔn)確(橫切到包裝膜的色標(biāo)位置)的要求,。
(5)電氣控制系統(tǒng)
電源采用單相220V/50Hz供電,,主機(jī)的電氣系統(tǒng)主要由PLC、變頻器,、伺服系統(tǒng),、人機(jī)界面等組成。并在橫封刀軸上安裝一個(gè)接近開關(guān),,位置為橫切點(diǎn),;在送膜軸上裝一光電開關(guān),在包裝膜上黑色光標(biāo)通過時(shí)起作用,;在縱封送料系統(tǒng)的主軸安裝一個(gè)360線編碼器,,對(duì)袋長(zhǎng)進(jìn)行計(jì)長(zhǎng)(通過PLC高速計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn))。
1.2 電氣控制原理
系統(tǒng)通過人機(jī)界面上對(duì)應(yīng)劃面設(shè)置袋長(zhǎng)(包裝膜兩個(gè)光標(biāo)之間的距離),,袋長(zhǎng)設(shè)定也可以通過啟動(dòng)系統(tǒng)袋長(zhǎng)自動(dòng)量測(cè)來實(shí)現(xiàn),。按下袋長(zhǎng)自動(dòng)量測(cè)按鈕時(shí),伺服系統(tǒng)以固定的速度啟動(dòng),,驅(qū)動(dòng)縱封系統(tǒng)送料,。當(dāng)光電開關(guān)檢測(cè)到包裝膜的第一個(gè)光標(biāo)的時(shí)候開始計(jì)長(zhǎng),當(dāng)運(yùn)行到下一個(gè)光標(biāo)到來時(shí)停止計(jì)長(zhǎng),,并把計(jì)算出來的長(zhǎng)度顯示到人機(jī)界面上,。按下存儲(chǔ)按鈕時(shí),就把該長(zhǎng)度送進(jìn)PLC,,作為當(dāng)前封切時(shí)包裝膜的長(zhǎng)度,,如圖1所示。
系統(tǒng)采用PLC通訊方式采集變頻器的命令頻率F和輸出頻率H,,通過求這兩個(gè)頻率的平均值(依此來避免采集單一輸出頻率時(shí)的延時(shí)),,作為變頻器的當(dāng)前頻率,。通過計(jì)算得到電機(jī)的當(dāng)前運(yùn)行速度V,,根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)比可以計(jì)算出當(dāng)前橫切刀的旋轉(zhuǎn)速度R(轉(zhuǎn)/分),作為送膜快慢的依據(jù),。
圖1 人機(jī)界面設(shè)置
2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1 控制框圖
系統(tǒng)的控制部分采用了臺(tái)達(dá)PLC,,并整合臺(tái)達(dá)人機(jī)界面、伺服,、變頻器等來實(shí)現(xiàn)包裝機(jī)的送料和準(zhǔn)確封裝,,系統(tǒng)控制部分如框圖2所示。
圖2 系統(tǒng)控制框圖
其中,,PLC是整個(gè)系統(tǒng)的核心,,進(jìn)行信號(hào)、資料處理,,它的性能決定了整個(gè)系統(tǒng)的品質(zhì),。系統(tǒng)選用了臺(tái)達(dá)DVP-20EH,,此機(jī)型具有三路AB相高速計(jì)數(shù)(其中兩路單相頻寬為200K)及兩路高速脈沖輸出(頻寬為200K),具有強(qiáng)大的浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算功能以及豐富的周邊指令集[1],。
人機(jī)界面用于參數(shù)的輸入和控制命令的發(fā)出,。系統(tǒng)選用了DOP-A57GSTD,其擁有16灰階顯示,、高速的硬體結(jié)構(gòu), 可以實(shí)現(xiàn)在線/離線仿真,,呈現(xiàn)給用戶一個(gè)真正好用的、可規(guī)劃的輸入界面[2],。
編碼器用于提供位置的反饋信號(hào),,和變頻器(選用臺(tái)達(dá)AFD-015S23)、伺服系統(tǒng)(選用臺(tái)達(dá)750W伺服控制器),、PLC構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)[3],。
2.2 功能實(shí)現(xiàn)
(1)自動(dòng)橫切位置對(duì)準(zhǔn)
通過點(diǎn)動(dòng)(分別對(duì)橫切刀和縱封送料點(diǎn)動(dòng))把橫切刀正好切在包裝膜的光標(biāo)位置,然后按下教學(xué)模式開始按鈕,,伺服系統(tǒng)以固定的速度啟動(dòng),,驅(qū)動(dòng)縱封系統(tǒng)送料。同時(shí)PLC開始計(jì)長(zhǎng),,當(dāng)運(yùn)行到光標(biāo)位置的時(shí)候,,伺服送膜停止,并把當(dāng)前計(jì)長(zhǎng)數(shù)據(jù)送到人機(jī)界面當(dāng)前頁(yè)上,。當(dāng)按下相對(duì)位置存儲(chǔ)時(shí),,PLC以當(dāng)前的相對(duì)位置進(jìn)行包裝,如圖3所示,。
圖3 自動(dòng)橫切人機(jī)界面設(shè)置
(2)手動(dòng)橫切位置對(duì)準(zhǔn)
手動(dòng)操作時(shí),,可以直接在人機(jī)界面上輸入相對(duì)位置;在運(yùn)行的時(shí)候可以通過運(yùn)行畫面中的左移和右移數(shù)值輸入按鈕直接調(diào)整切刀位置,。如圖4所示,。
圖4 手動(dòng)橫切人機(jī)界面設(shè)置
(3)封切跟蹤功能
設(shè)備在運(yùn)行時(shí),橫切刀每運(yùn)行一周,,切點(diǎn)接近開關(guān)就通過PLC外部中斷一次,,采集當(dāng)前編碼器計(jì)數(shù)值,并與PIC中存儲(chǔ)的相對(duì)位置進(jìn)行比較,,根據(jù)差值的大小和正負(fù),,來計(jì)算出PLC所發(fā)出命令脈沖的頻率。
(4)其它功能
通過面板或者人機(jī)界面可以實(shí)現(xiàn)啟動(dòng),、停止,、送料點(diǎn)動(dòng)、切刀點(diǎn)動(dòng),、整機(jī)點(diǎn)動(dòng)等功能,,在運(yùn)行的時(shí)候,,可以檢測(cè)當(dāng)前運(yùn)轉(zhuǎn)速度、記錄加工數(shù)量,,并可實(shí)現(xiàn)清零,。
PLC I/O 點(diǎn)分配
3 結(jié)束語(yǔ)
該系統(tǒng)可以滿足用戶在多種情況下的運(yùn)行需求,解決了傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的一些缺點(diǎn),,運(yùn)行穩(wěn)定,,封切準(zhǔn)確,操作簡(jiǎn)單,。再加上臺(tái)達(dá)在工控領(lǐng)域的整合方案((采用了臺(tái)達(dá)DVP-EH PLC,、臺(tái)達(dá)VFD-M變頻器、臺(tái)達(dá)伺服系統(tǒng),、編碼器及臺(tái)達(dá)DOP-A人機(jī)界面),,使該系統(tǒng)又具備了很好的性價(jià)比,具有較好的市場(chǎng)推廣價(jià)值,。
參考文獻(xiàn):
[1].臺(tái)達(dá)DVP-PLC應(yīng)用技術(shù)手冊(cè),。
[2].臺(tái)達(dá)DOP-A人機(jī)界面應(yīng)用技術(shù)手冊(cè)。
[3].臺(tái)達(dá)伺服系統(tǒng)技術(shù)手冊(cè),。