西門子S7-200 應(yīng)用在枕式包裝機(jī)
| 前言 • 近年來，我國食品包裝技術(shù)得到了快速發(fā)展。在引進(jìn)國外包裝機(jī)械的基礎(chǔ)上，國內(nèi)機(jī)械制造廠商通過消化吸收，發(fā)展創(chuàng)新，使我國的包裝機(jī)械制造水平有了很大的提高。 • 按包裝機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)來劃分，食品包裝機(jī)械可以分為立式包裝機(jī)與枕式包裝機(jī)。顧名思義，立式包裝機(jī)是從上到下的包裝過程，包裝的食品類型一般為顆粒，粉末，液體，例如日常生活中的食鹽、牛奶等；枕式包裝機(jī)是平面包裝的，包裝的食品類型一般為塊狀的，例如方便面，冰糕，蛋糕等。 本文主要基于枕式包裝機(jī)進(jìn)行說明。 機(jī)械結(jié)構(gòu)（枕式包裝機(jī)） 主要由撥叉、膜輥、色標(biāo)傳感器、切刀以及橫封和縱封構(gòu)成： 1． 撥叉安裝在傳輸帶上主要起傳輸、分離包裝物的作用 2． 膜輥起送膜的作用 3． 色標(biāo)傳感器檢測薄膜上的色標(biāo)信號 4． 切刀把包裝后的包裝物切割成包裝袋，由于切刀上有加熱裝置，切刀兼有橫封的作用 5． 另外該機(jī)械還包括縱封部分，把側(cè)面的薄膜粘合起來 系統(tǒng)要求： • 膜輥直徑：66.88mm • 切刀直徑：120.00mm • 切刀電機(jī)傳動比：9：1 • 膜電機(jī)傳動比：9：1 • 切刀旋轉(zhuǎn)軸外接編碼器360 線 • 包裝規(guī)格：袋長（50-500）mm • 包裝速度：150 袋/分鐘 • 切割精度：小于等于2.00mm • 切刀電機(jī)功率：700W • 進(jìn)膜電機(jī)功率：700W 設(shè)計依據(jù)： • 利用PLC 高速脈沖輸出通道發(fā)送的脈沖信號，實現(xiàn)對伺服驅(qū)動器的位置及速度控制 • 利用PLC 的高速計數(shù)通道實現(xiàn)外接編碼器的位置反饋 • 以切刀軸作為主軸，進(jìn)膜軸作為從動軸進(jìn)行控制 • 利用色標(biāo)傳感器進(jìn)行位置檢測，PLC 經(jīng)過位置判斷，做簡單的位置閉環(huán)控制 • 推導(dǎo)設(shè)計 計算方法： • 計算******脈沖輸出能否滿足要求 Rev =4096 units/rev C =D xπ =66.88 x 3.14159265 =210mm Vmax =Lmax x PVmax =500 x 70 =35000 mm/min Pmax =Vmax / C x Z x Rev / 60 =35000 / 210 x 9 x 4096 /60 =102400 Precision ＝C / Z / Rev =0,0057 mm/unit 推導(dǎo)結(jié)論： 精度2mm 〉Precision x 10 滿足條件 PLC ******輸出頻率為100KHZ, 近似滿足條件 軟件設(shè)計依據(jù)（一）補償方法： • 由于計算過程比較麻煩，這里不作詳細(xì)說明。總之不同包裝速度決定了不同的脈沖輸出頻率，把每次色標(biāo)檢測到的實際位置與理論位置進(jìn)行對比，按實際位置與理論位置之差進(jìn)行補償，補償按著位置差的千分之二進(jìn)行。 • 實際的位置值是根據(jù)外接的編碼器來實現(xiàn)的，在每次檢測到色標(biāo)的時候，記錄實際值。每包裝一包切刀旋轉(zhuǎn)一周，編碼器記錄為0－360 度，一個周期后自動清零。 軟件設(shè)計依據(jù)（二）象限判斷： • 由于此包裝機(jī)屬于經(jīng)濟(jì)型配置，伺服沒有位置閉環(huán)控制，沒有尋參功能。有鑒于此，軟件中添加了示教功能：即在進(jìn)行彩膜包裝時，如果更換新的包裝規(guī)格，要進(jìn)行示教，把第一個色標(biāo)檢測的位置值記錄下來，作為后面包裝過程中色標(biāo)檢測的判斷依據(jù)（理論位置）。 • 在包裝過程中每次色標(biāo)檢測的位置與理論位置的差值進(jìn)行判斷，如果差值大于180度，送膜電機(jī)進(jìn)行追蹤補償，否則，送膜電機(jī)減速，進(jìn)行延遲補償。 • 由于示教時色標(biāo)位置值（理論位置）是隨機(jī)的，可以在0－360 度的任意象限。因為要進(jìn)行差值計算，涉及了正向追蹤還是延遲補償?shù)膯栴}，所以要根據(jù)具體情況采用不同的計算公式 • 這里采用第一象限為例做簡單介紹： 如果 0 如果 0 則 Delta_A=Act-T 如果 180 變量名稱 表示符號 單位 示教位置 T 度 實際位置 Act 度 差值 Delta_A 度 本包裝機(jī)為枕式包裝機(jī)經(jīng)濟(jì)型配置方案，不但可以進(jìn)行定長包裝，還可以進(jìn)行色標(biāo)包裝，切割精度足夠滿足目前大多數(shù)食品加工廠家的要求，得到了廣泛的使用。在激烈的市場競爭中，節(jié)約成本是很多制造商的選擇。 另外，在高端的包裝機(jī)方面，目前大多采用伺服控制器閉環(huán)控制。例如西門子SIMOTION 系統(tǒng)：通過運動控制器，不但可以直接利用系統(tǒng)的電子齒輪，電子凸輪等工藝模塊進(jìn)行控制，而且還具有疊加軸，虛軸等功能，系統(tǒng)的動態(tài)性能更高，定位精度更準(zhǔn)確。 |
