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臺達(dá)工控產(chǎn)品在包裝機上的應(yīng)用

中達(dá)電通股份有限公司
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引言:
  包裝機械在國民經(jīng)濟各個部門有廣泛的應(yīng)用。本文以上海某包裝機械有限公司新研制的LS-300L型氣動可調(diào)式透明膜三維包裝機為背景,討論臺達(dá)變頻器、編碼器、人機界面、PLC、伺服、溫控器等工控產(chǎn)品在該機包裝控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。LS-300L型包裝機主要應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、化妝品、煙草等行業(yè),為包裝盒包裝塑料膜,以前使用的是三菱、富士等品牌的機電產(chǎn)品。因為行業(yè)內(nèi)競爭的日趨激烈,運營成本壓力較大,原控制系統(tǒng)逐漸在安全保護(hù)和控制的便利性方面越來越不能滿足客戶的需求。中達(dá)上海機電公司利用產(chǎn)品多樣化、極高的性價比、優(yōu)質(zhì)完善的售后服務(wù)體系等業(yè)務(wù)優(yōu)勢,經(jīng)過近2周時間的努力將整套控制系統(tǒng)開發(fā)調(diào)試成功。LS-300L型氣動可調(diào)式透明膜三維包裝機是機、電、氣一體化產(chǎn)品。該機控制系統(tǒng)啟動后,由伺服控制送膜,汽缸推動折迭,熱封等依次自動完成物品的包裝,主要用于各種盒裝物品的外包裝。其包裝形式有多種,可以平包也可以豎包,根據(jù)用戶需要還可以集合包裝。折迭部分采用熱封方式粘結(jié),可以起到良好的密封、裝潢、美觀、防潮和防干燥作用。此外,薄膜與一根易拉線粘合后包裝,方便拆封。 

包裝對控制系統(tǒng)的工藝要求:

包裝生產(chǎn)過程中對控制系統(tǒng)有以下的工藝要求:
1、生產(chǎn)效率,在連續(xù)正常生產(chǎn)的情況下,下膜長度在200mm時,每分鐘包裝26-28個;

2、包裝盒的大小差異很大,當(dāng)包裝盒體積很小時,下膜的長度相應(yīng)也比較短,如果偏差比較大,上折封、下折封、折角動作后,進(jìn)行熱封會造成封口處粘合的位置不一致,在測量同一品種的產(chǎn)品時會有差異,影響生產(chǎn)質(zhì)量,因此對下膜長度精度要求高;

3、推料、折角、上折封、下折封在正常生產(chǎn)過程中應(yīng)當(dāng)有相應(yīng)的保護(hù)措施,以免在某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障后,造成機械上的損壞;

4、推料、折角、上折封、下折封、整形、下膜、吹氣、切斷等動作次序的配合要合理,保證包裝質(zhì)量和效果不受影響;

5、有完整可靠的報警及安全措施,保證安全生產(chǎn);

6、包裝速度:20-28盒(條)/分;

7、包裝尺寸范圍,長度(L):50-300mm,寬度(W):40-220mm,高度(H):10-90mm;

8、包裝材料,熱封玻璃紙或兩面涂層的OPP(BOPP)薄膜。膜厚一般為0.022-0.03mm,使用卷料形式芯子內(nèi)徑76mm,拆封窄帶寬度為1.2-3mm;

9、膜長L=2B+2H+C (B—包裝物寬度;H—包裝物高度;C—重迭部分),通常取C=10-15mm;


10、以空氣壓縮機為氣源供給壓縮空氣, 排氣量不小于0.6m3/min, 氣源壓力為0.8-1Mpa, 工作壓力0.6-0.7 Mpa, 通過氣源三聯(lián)體(分氣)、濾氣器、調(diào)壓器、油霧器對氣體進(jìn)行潔凈,干燥處理,保持氣路所需壓力和提供組件潤滑。

包裝控制系統(tǒng)

1. 系統(tǒng)構(gòu)架


系統(tǒng)構(gòu)架框圖如圖1所示。


 
圖1 系統(tǒng)構(gòu)架框圖

2.系統(tǒng)構(gòu)成:
  LS-300L型包裝機所有機構(gòu)全部采用氣動組件,全部采用氣動控制,在同行業(yè)同類型產(chǎn)品中屬于中高檔機種。該包裝機對于各種形狀、大小的包裝盒都能包裝塑料膜,只需通過控制系統(tǒng)的人機界面對輸送軌道的寬度、包裝膜的長寬、折角整形的寬度等進(jìn)行調(diào)整就能夠進(jìn)行包裝。系統(tǒng)主要采用臺達(dá)工控產(chǎn)品DOP-A57CSTD,DVP-32EH00T,ASD-A0421LA,ASMT04L250AK,DTA4848等構(gòu)成系統(tǒng),包裝機控制系統(tǒng)運行現(xiàn)場如圖2(a)、圖2(b)和圖2(c)所示。


 
圖2控制系統(tǒng)運行現(xiàn)場
   現(xiàn)將系統(tǒng)有關(guān)配置作如下說明。

1)人機交互系統(tǒng)DOP-A57CSTD

    支持雙通訊口聯(lián)機功能,內(nèi)建2組通訊口,可同時連接2種不同通訊格式的控制器,組成多機聯(lián)機功能;在線/離線仿真功能,提供仿真功能,方便設(shè)計者在程序開發(fā)階段進(jìn)行程序編輯與除錯,以避免程序運行時錯誤;支持SMC Card存取人機資料,利用SMC Card存取人機內(nèi)部數(shù)據(jù),不需使用計算器執(zhí)行程序上下載,就可對人機直接執(zhí)行程序的復(fù)制功能;USB快速上下載數(shù)據(jù),可選擇COM口或USB口執(zhí)行程序上下載,USB可在人機運行中直接執(zhí)行程序傳輸,提高操作方便性及數(shù)據(jù)傳輸速度;顯示器種類為STNLCD;顯示器顏色,256色;顯示器分辨率,320*240;內(nèi)建萬年歷,支持5個外部可編程功能鍵。

2)可編程控制器PLC—DVP-32EH00T
  采用CPU+ASIC雙處理器,分工運算處理技術(shù);基本指令執(zhí)行速度0.24ms;高速脈沖輸出可達(dá)200kHz,內(nèi)建平滑加減速控制;高速計數(shù)器計數(shù)頻率可達(dá)200kHz,共四組;I/O模塊數(shù)據(jù)更新界面,不占用程序掃描時間;內(nèi)建多組外部中斷功能;內(nèi)建RS-232/RS-485通訊口。

3)伺服系統(tǒng)ASD-A0421LA+ASMT04L250AK
    五機一體,即位置/速度/轉(zhuǎn)距/定位/通訊控制,運轉(zhuǎn)命令來源:①外部端子信號 ②內(nèi)部緩存器 ③上位通訊,速度/轉(zhuǎn)距限制功能;自動增益調(diào)整;自動模式,根據(jù)估測慣量自動設(shè)定控制器增益,系統(tǒng)頻寬可設(shè)定,15等級;簡易模式,可允許負(fù)載慣性劇烈變化,系統(tǒng)剛性可設(shè)定,15等級;指令平滑功能;具備位置P-Curve與速度S-Curve平滑功能;指令轉(zhuǎn)折瞬間,維持速度與加速度的連續(xù)性;內(nèi)部/外部指令均有平滑功能;絕對/增量命令均有效;軟件功能;性能分析,頻率響應(yīng),數(shù)字示波器;狀態(tài)監(jiān)視/診斷,顯示I/O狀態(tài),異常履歷;參數(shù)管理,參數(shù)傳輸,存儲,分類管理;參數(shù)規(guī)則,根據(jù)需求,自動計算相關(guān)參數(shù)。通訊功能,參數(shù)存取/狀態(tài)與 I/O監(jiān)視,最多254軸同時連接;其它系統(tǒng)特色,I/O信號操作,省去上位NC控制器(降低成本),單軸點對點定位控制(內(nèi)部8點控制),可規(guī)劃速度控制功能(內(nèi)部3點速度設(shè)定),轉(zhuǎn)距控制功能可規(guī)劃(內(nèi)部3點轉(zhuǎn)距控制),絕對/增量坐標(biāo)位置控制,內(nèi)含位置教導(dǎo)功能,內(nèi)含原點搜尋功能,可設(shè)定PG分周比,內(nèi)建數(shù)字操作顯示及按鍵,保護(hù)功能齊全,錯誤信息指示。

4)溫控器DTA4848
    提供PID及ON-OFF功能;自動調(diào)節(jié)PID參數(shù);可接多種熱電偶及白金測溫電阻輸入;二組警報開關(guān),各提供十種警報模式;華氏、攝氏單位顯示;按鍵鎖定功能;有4種面板尺寸可供選擇;含RS-485通訊界面。

3、控制系統(tǒng)設(shè)計考慮說明

    控制系統(tǒng)的控制有3種工作方式:1)手動操作;2)單動操作;3)自動連續(xù)操作。氣動部件控制框圖如圖3 所示。以下對控制系統(tǒng)手動操作方式考慮作簡要說明,單動操作和自動連續(xù)操作與手動操作方式類似,不再多敘。

  當(dāng)手動操作時,推料、折角、整形、上折封、下折封、易拉線、下膜、切斷、吹氣都能獨立動作,其中:
  推料:推料—〉推到位—〉推料停—〉推料回—〉推料回到位—〉推料回停
  折角:折角—〉折角折到位—〉折角停
  折角回—〉折角回到位—〉折角回停
  整形:整形—〉整形開始延時—〉時間到—〉整形退
  上折封:上折封向下—〉上折封下到位—〉上折封向下停
  上折封向上—〉上折封上到位—〉上折封向上停
  下折封:下折封向上—〉下折封上到位—〉下折封向上停
  下折封向下—〉下折封下到位—〉下折封向下停
  易拉線:易拉線動作—〉易拉線動作延時—〉時間到—〉復(fù)位
  下膜:下膜—〉伺服動作—〉下膜到設(shè)定長度后停止
  吹氣動作—〉定時—〉定時到—〉停
  切斷:單獨點動
  吹氣:吹氣動作—〉定時—〉定時到—〉停
  在自動運行的狀態(tài)下,系統(tǒng)會自動進(jìn)行計算,然后在人機上顯示。

4.系統(tǒng)保護(hù)及安全措施

1)在手動狀態(tài)下,推料只有在折角回到位、上折封上到位、下折封下到位的時候,才允許推料動作。
2)在手動狀態(tài)下,折角只有在推料回到位、上折封上到位、下折封下到位的時候,才允許折角動作。
3)在手動狀態(tài)下,上折封只有在推料回到位、折角回到位的時候,才允許上折封動作。
4)在手動狀態(tài)下,下折封只有在推料回到位、折角回到位的時候,才允許下折封動作。
5)當(dāng)系統(tǒng)由手動操作狀態(tài)切換到自動運行狀態(tài)或者由自動運行狀態(tài)切換到手動運行狀態(tài)時,所有的汽缸都自動復(fù)位。即推料、折角、整形、上折封、下折封、易拉線、切斷、吹氣都復(fù)位到初始狀態(tài)。
6)一旦在自動運行模式下啟動時,系統(tǒng)會自動先進(jìn)行檢測,確認(rèn)所有的汽缸是否處在復(fù)位狀態(tài),如果沒有處在復(fù)位狀態(tài),系統(tǒng)就會報警,同時將所有氣缸復(fù)位。
7)為保證氣壓的正常,一旦氣壓不足,系統(tǒng)會有提示信息,告知用戶,氣壓不足,系統(tǒng)不能啟動。
8)整個系統(tǒng)提供兩個急停開關(guān),一旦出現(xiàn)緊急事故時,按下急停按鈕,系統(tǒng)全部停止。所有的操作都禁止,直到故障解除后,將急停按鈕復(fù)原后,才能進(jìn)行所有的操作。
9)伺服一旦出現(xiàn)故障,系統(tǒng)會提示相應(yīng)的報警信息,提示用戶檢查伺服電機。


 
圖3 氣動部件控制框圖

工藝參數(shù)及控制畫面與調(diào)試
1.工藝參數(shù)及控制畫面
  工藝參數(shù)設(shè)置及相關(guān)控制界面等分別如圖4(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)等所示。


(a)


(b)


(c)

圖4 相關(guān)工藝參數(shù)設(shè)置及控制界面
 
系統(tǒng)調(diào)試

1) 定長
  伺服的控制方式為:Pt模式,脈沖+方向;電子齒輪比為3:1。


  由圖5(a)、(b)可以看出伺服與一個35:1的減速機相連,減速機的另一端連接錐形齒,通過兩個錐形齒的捏合帶動傳送輥運轉(zhuǎn)。D500,設(shè)定長度;D0,傳送輥直徑;P,需要發(fā)的脈沖;i,減速比,所以可以得出:
P=(1000/3*i*D500)/ πD0

2) 速度

  如果每秒鐘發(fā) 10000/3*35個脈沖,則傳送輥轉(zhuǎn)1圈,走πD0mm。如果D502為設(shè)定速度:mm/s,則每秒需要發(fā)的脈沖數(shù)為:
P=(1000/3*i*D502)/ πD0

3) 輸入輸出

  ① 輸入,X0,急停1;X1,急停2 ;X3,微動開關(guān);X4,氣壓開關(guān);X6,推料到位;X10,推料回程限位;X11,上折封下限位;X12,上折封上限位;X14,下折封上限位;X15,折角進(jìn)限位;X16,折角回限位。
  ② 輸出,Y1,伺服方向;Y2,伺服ON;Y3,傳送帶;Y4,推料進(jìn);Y5,推料回;Y6,上折封下;Y7,上折封上;Y10,下折封上/下;Y12,折角進(jìn);Y13,折角回;Y14,切膜;Y15,整形;Y16,易拉線;Y17,吹氣。

4) 邏輯動作,邏輯按所述的動作流程圖動作。

5)伺服參數(shù),P1-00—32;P1-01—00;P1-34—50;P1-35—20;P1-36—300;P1-37—7;P1-44—3;P1-45—1;P2-00—94;P2-02—5000;P2-04—3014;P2-06—60;P2-23—1000;P2-25—4;P2-26—70。

結(jié)束語
  以上對臺達(dá)工控產(chǎn)品在LS-300L型氣動可調(diào)式透明膜三維包裝機上的應(yīng)用作了簡要討論。中達(dá)電通公司是中國最具成長潛力為通信及自動化市場提供設(shè)備和服務(wù)的企業(yè)之一,其主要產(chǎn)品和服務(wù)包括視訊設(shè)備、動力系統(tǒng)、寬帶數(shù)據(jù)和機電自動化等4個方面,是工控產(chǎn)品臺達(dá)變頻器、編碼器、人機界面、PLC、伺服、溫控器等機電產(chǎn)品的制造廠商,可為各行各業(yè)的客戶提供全面的解決方案,公司希望能與更多的客戶合作,開發(fā)出更多具有自主產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新型產(chǎn)品。


 
 
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