摘 要：本文針對(duì)目前低端枕式包裝機(jī)的所沒(méi)有的飛剪端封、防切、防空包、追蹤色標(biāo)提出有效的解決方案，采用OMRON的CJ1W-MCH71多軸運(yùn)動(dòng)控制器進(jìn)行控制，具有重要的實(shí)用價(jià)值。 關(guān)鍵詞：運(yùn)動(dòng)控制器 伺服 Mechatrolink-II總線 凸輪 虛軸 同步 1 引 言 　　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(kāi)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)。 2 系統(tǒng)工藝簡(jiǎn)介 　　2.1工藝原理圖 　?。?）軸1（送料）： 送料軸通過(guò)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(huà)繼續(xù)進(jìn)給，沒(méi)有則停止等待; 　　（2）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(guò)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(guò)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; 　　（4）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。 [align=center] 圖1 具體工藝流程圖[/align] 　　2.2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： 70pcs/min。 　　2.3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(méi)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; 　　（3）如果包裝袋中沒(méi)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。 3 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(guò)Mechatrolink-II（以下簡(jiǎn)稱(chēng)ML2）高速（10Mbps）同步控制總線控制4軸。 　?。?）送模軸通過(guò)速度控制進(jìn)給包裝膜，在每送一張膜時(shí)，通過(guò)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(guò)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(huà)，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(guò)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(méi)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(guò)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(méi)有空包，則端封軸恢復(fù)端封。 4 配置與部分程序說(shuō)明 　　4.1 系統(tǒng)配置 　　配置包括： 　　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。 　　4.2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(huà)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(zhuān)門(mén)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(méi)有偏差的話(huà)，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。 [align=center] 圖2 具體時(shí)序圖[/align] 　?。?）軸2送模部分程序 　　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(huà)，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： [align=center] 圖3 軸4跟隨軸2同步運(yùn)動(dòng)圖[/align] 　　軸4在完成端封前準(zhǔn)備切斷時(shí)，通過(guò)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(hù)自定義停機(jī)或者跳過(guò)空包; 　　軸4在完成端封前準(zhǔn)備切斷時(shí)，立刻通過(guò)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(méi)有異物，則端封軸恢復(fù)端封，如圖4所示： [align=center] 圖4 軸4運(yùn)動(dòng)控制時(shí)序圖[/align] 　?。?）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 5 結(jié)束語(yǔ) 　　經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試后，系統(tǒng)最大速度可以穩(wěn)定達(dá)到70包/分鐘，這套設(shè)備成功開(kāi)發(fā)標(biāo)志著包裝機(jī)設(shè)備已經(jīng)從簡(jiǎn)單的半機(jī)械化雙變頻升級(jí)到全伺服系統(tǒng)。