| 热收缩膜包装机的工作原理及软件设计方案 |
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| 日期：2007-8-6 21:28:20 人气：69 [大 中 小] |
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摘要：本文介绍了贝加莱伺服控制系统电子凸轮原理，并结合实际热收缩薄膜包装机的工作原理，描述了系统软件设计方案，分析了柔性加工的特点。
1．前言
随着国家对安全环保的要求提高，禁止对啤酒瓶等玻璃制品采用编织带捆扎包装运输，以降低对接触人员的伤害，同时以往饮料行业的包装采用纸箱或周转箱的方式，成本较高，回收困难，于是新型的热收缩薄膜包装机成为理想的选择。
目前，市场上的热收缩薄膜包装机主要有进口和国产两大类型，从控制电机上可分为七轴，五轴，四轴（伺服电机）方式。由于多数饮料啤酒厂家要求生产多种规格产品，瓶子的圆径有64，66，68，75mm之多，高度从168，210，240，290mm不等，包装数目有3X3，3X4，6X3，6X4…等各种排列方式。如何使用一台设备满足多个品种不同批量柔性化包装的需求，成为生产厂商最关心的问题。针对以上实际要求，控制技术上现多采用CAM（电子凸轮）来实现。本文就以宝鸡新科机械制造有限公司XKBS-70C机器为例介绍贝加莱伺服产品CAM技术的应用特点。
2.控制原理
包装机器的电气控制全套采用了贝加莱控制器PP41，伺服驱动电机ACOPOS，结合编程软件Automaton Studio，设计上以推瓶电机作为传动主驱动电机，分瓶电机和送切膜电机作为跟随从电机。在每个包装过程中，推瓶杆推出一组瓶子完成一次包装，推瓶电机的位置反映出包装周期的位置数据。在每个包装周期内，送切膜电机，分瓶电机1，2同推瓶电机的位置有一一对应的数据关系，根据对应的数据对机器的动作进行控制。应用CAM电子凸轮技术实现多轴同步运行，从轴耦合主轴位置运动，从而达到包装的目的。
2.1 分瓶电机设计要求
在热缩膜包装机中，包装段的瓶传送通过主驱动电机传送，两个分瓶电机的传送链上，分别装有等距离的两组挡瓶爪，两个电机快慢交替运行，将排列整齐的瓶子分成预定的瓶组，通过主驱动电机传送到下一个工位。根据主驱动电机（推瓶电机）的运动位置，分瓶电机按照运动曲线与推瓶电机同步运行，作为推瓶电机的从机，有规律交替快慢运行，进行主从同步运行，在一个推瓶周期内，实现一次分瓶过程。
2.2 送切膜电机设计要求
根据推瓶电机每推出的一组瓶子，送切膜电机实现对该瓶组的裹膜包装，通常情况下，可以用曲线的三段变化实现，A段为瓶底下后半部压膜的长度，B段为裹膜和瓶底下前半部压膜的长度，C段为将膜切断后，将膜送到膜出口的长度，保证下次膜顺利导出。A段运行的位置要求为送切膜电机运动位置和推瓶电机运动位置相等，即主电机与送切膜电机的运动距离一致，保证送出的膜与瓶组移动位置的1：1绝对关系。B段中送膜速度比较快，保证导膜杆顺利地把膜裹在包装产品上。C段为低速出膜结束过程。
CAM同步控制是热缩膜包装机的控制系统特点，伺服电机之间的主从同步数据通过现场总线传输，多个从轴耦合一个主轴的位置实现相互联动，提高了控制速度和控制精度。同步运动控制不需要PP41实时控制。
操作员在PP41上可以方便地编制凸轮曲线，通过现场总线下载到伺服驱动器中，同时修改系统参数，传送伺服电机的开关命令，显示主从轴位置速度，对驱动器内部的扭矩电流温度等状态进行监测。
3.贝加莱CAM电子凸轮原理
通常情况下，多轴运动的位置关系选定其中的某个轴作为主轴，其他的轴作为从轴，在一定的周期内，根据主轴运动的位置，从轴的位置实现相应的变化，可以是直线关系，也可以是曲线关系。
图示中，主轴因子为主轴在一个周期内运动的位置，从轴因子为从轴在相应的周期内耦合主轴位置相应运动的曲线位置。可以是直线y=k*x，也可以是各种曲线关系。复杂关系曲线根据实际需要可以做到最多6次方变化的关系
y = a + b x + c x2 + d x3 + e x4 + f x5 + g x6。
3.1 电子凸轮的控制流程
电子凸轮的控制流程由状态和事件两部分组成。
（1）状态
状态0 (基本)
在开始CAM曲线流程后，通常进入状态0，该状态仅执行一些曲线过渡的位置处理，可以进行各种转化到其他状态中。
一般情况下，可以在主轴运动到某个特定的位置后启动CAM曲线进行多轴同步运行。
状态 1...11（耦合）
在一个CAM流程里，最多可以有11个状态，每个状态都可以设定一个特殊凸轮曲线。使用状态索引号1…11选择进入相应的状态中去，如果使用一个1:1的CAM直线，输入0XFFFF状态索引号即可。
从一个状态跳转到别的状态中时，可根据需要对过渡的拐点进行补偿曲线设定，实现软转化，避免刚性冲击。补偿曲线的计算在不同的状态中是可以不一样的。
要从CAM流程的一个状态中跳转到别的状态中，需要一个特殊事件的触发来激活，如果主轴达到设定的CAM曲线相应的主周期终点位置后，仍然没有任何事件来进行触发，CAM曲线将自动在本状态内重复运行。
（2）事件
每个状态最多支持四个不同的事件，如果在同一时刻，有多个事件进行触发，事件的索引号决定相应的优先级别。（事件0级别高于事件1,依次类推E0>E1>E2>E3）
对于每个事件，在不同的状态中可以定义为不同情况。
事件类型
类型 说明
NcOFF 无事件
ncS_START 在主轴运动到指定位置后执行
ncST_END 在设定的主轴达到正向终点位置后执行
ncST_END + ncNEGATIVE 在设定的主轴达到负向终点位置后执行
NcCOUNT 达到状态循环的次数后执行.
NcSIGNAL1,2,3,4 软件信号1，2，3，4来触发
NcTRIGGER1,2 + ncP_EDGE or ncN_EDGE 硬件信号1，2加上升下降沿电平来触发
事件属性
需要指定每个事件的属性，具体说明每个事件触发后执行的时间。
属性 说明
ncAT_ONCE 转换立即执行
ncST_END 转换在状态结束后执行
3．2系统控制方案
(1)热收缩薄膜包装机分瓶电机的运动，可以用以下三个状态来实现其控制。
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| 出处：本站原创 作者：佚名 | |
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