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歐姆龍多軸運動控制器MCH71在高級枕式包裝機的應用

時間:2009-01-07 13:41:56來源:ronggang

導語:?本文針對目前低端枕式包裝機的所沒有的飛剪端封、防切、防空包、追蹤色標提出有效的解決方案,采用OMRON的CJ1W-MCH71多軸運動控制器進行控制,具有重要的實用價值
摘 要:本文針對目前低端枕式包裝機的所沒有的飛剪端封、防切、防空包、追蹤色標提出有效的解決方案,采用OMRON的CJ1W-MCH71多軸運動控制器進行控制,具有重要的實用價值。 關鍵詞:運動控制器 伺服 Mechatrolink-II總線 凸輪 虛軸 同步 1 引 言   隨著自動化程度的提高,枕式包裝機的功能和操作性得到提高和改進,目前國內(nèi)許多低端枕式包裝機功能簡單,只能簡單代替集體手工操作,且產(chǎn)品功能單一性,存在低水平重復開發(fā)、低價格拼殺的格局。在借鑒了國外高級枕式包裝機的先進理念后,國內(nèi)的輕工機械廠家根據(jù)市場的需求,采用OMRON的高級運動控制器CJ1W-MCH71推出了高性能的國產(chǎn)包裝機。 2 系統(tǒng)工藝簡介   2.1工藝原理圖  ?。?)軸1(送料): 送料軸通過速度控制進行送料,檢測到傳感器1后判斷是否有包裝請求,有的話繼續(xù)進給,沒有則停止等待;  ?。?)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,每次送模時通過色標傳感器2作為檢測每個膜長的觸發(fā)信號,通過編碼器采集實際膜長,從而能對機械滑差進行補償;  ?。?) 軸3:張力控制軸跟隨主軸運行,并可以實時調(diào)節(jié)同步速度比,從而控制包裝膜張力;  ?。?)軸4:飛剪端封軸跟隨主軸運行,以凸輪同步方式進行同步控制,并且可以根據(jù)包裝袋長度實時調(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設計要求   包裝袋寬度:10-300mm;   包裝袋長度:40-410mm;   包裝袋高度:1-900mm;   包裝速度: 70pcs/min。   2.3控制難點   (1)如果因為機器滑差或者張力調(diào)節(jié)適調(diào)導致的包裝膜錯位,從而導致在端封軸沒有在色標處端封,必須能夠有自檢能力進行色標追蹤;  ?。?)如果包裝物在包裝袋有滑動,必須檢測出,從而防止誤切,直到物料在包裝袋端封位置中;  ?。?)如果包裝袋中沒有包裝物,必須檢測出,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軸高功能運動控制CJ1W-MCH71,通過Mechatrolink-II(以下簡稱ML2)高速(10Mbps)同步控制總線控制4軸。  ?。?)送模軸通過速度控制進給包裝膜,在每送一張膜時,通過sensor2作為前一次膜長檢測觸發(fā)信號,直接接入到伺服驅(qū)動器高速信號接口,然后通過外部編碼器讀取實際膜長,與存儲的標準長度進行比較,如果有偏差的話,就在下一包進行調(diào)整;  ?。?)飛剪端封軸完成一次端封準備切斷時,立刻通過外部傳感器3檢測色標處是否有異物,如果有異物,端封軸停止進入等待狀態(tài),送膜軸自動送出一個膜長,直到下一個色標處進行檢測,如果沒有異物,則端封軸恢復端封;  ?。?)飛剪端封完成一次端封前準備切斷時,立刻通過傳感器2、3,檢測當前包裝膜中是否為空包,如果為空包,端封軸停止等待進入等待狀態(tài),送膜軸自動送出一個膜長,直到下一個色標處進行檢測,如果沒有空包,則端封軸恢復端封。 4 配置與部分程序說明   4.1 系統(tǒng)配置   配置包括:   控制器:CJ1G-CPU45H+CJ1W-MCH71+TC003;   驅(qū)動器:3×88D-WN04H-ML2+1×88D-WT04H(FNY-NS115);   電機: 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部分程序說明   (1)軸2送模:軸2在送模時,每次必須檢測色標傳感器2進行膜長比較,如果有偏差的話就要進行位移量的疊加(正、負疊加),那么可以將這個復雜的運動拆分成2個運動的組合,那么可以使用虛軸功能;   虛軸是運動控制器內(nèi)部可以創(chuàng)建的一個假想軸,專門用于位移量疊加計算進行使用,由于是理想軸,所以不會出現(xiàn)任何偏差,并且可以自己定義任何軌跡圖,因此,如果沒有偏差的話,軸2就以勻速運動進行運動,那么系統(tǒng)運行非常平穩(wěn),而且主軸的位移量偏差的疊加可以作為一個獨立的程序段,即使膜長和色標寬度改變,也只需要對虛軸部分程序段進行修改,增強程序擴展性;   具體時序圖如圖2所示。 [align=center] 圖2 具體時序圖[/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進行速度控制   LATCH [J02] #ML0000 //等待sensor2觸發(fā)信號捕捉J02當前實際膜長并存放   //全局變量#ML0000   WAIT #SW322A=2 //等待觸發(fā)信號   WAIT #SW322A=4 //等待觸發(fā)信號完成   #ML0002=#ML0004-#ML0000 //將實際膜長與標準膜長比較,結果存放到//全局變量#ML0002   INC MOVE #ML0002 //虛軸位移修正  ?。?)軸4飛剪端封:軸4滾刀周長固定,如果膜長改變的話,那么滾刀的速度就要改變,以凸輪同步方式跟隨軸2進行同步運動,如圖3所示: [align=center] 圖3 軸4跟隨軸2同步運動圖[/align]   軸4在完成端封前準備切斷時,通過檢測傳感器2、3檢測一下包是否為空包,如果為空包,可以根據(jù)用戶自定義停機或者跳過空包;   軸4在完成端封前準備切斷時,立刻通過外部傳感器3檢測色標處是否有異物,如果有異物,端封軸停止進入等待狀態(tài),送膜軸自動送出一個膜長,直到下一個色標處進行檢測,如果沒有異物,則端封軸恢復端封,如圖4所示: [align=center] 圖4 軸4運動控制時序圖[/align]  ?。?)軸4部分程序(防切):   IF #IB0B000=1 //如果sensor2檢測到有異物   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 結束語   經(jīng)過現(xiàn)場測試后,系統(tǒng)最大速度可以穩(wěn)定達到70包/分鐘,這套設備成功開發(fā)標志著包裝機設備已經(jīng)從簡單的半機械化雙變頻升級到全伺服系統(tǒng)。

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