摘要：本文介紹的多軸伺服枕式包裝機(jī)控制系統(tǒng)基于深圳偉創(chuàng)電氣有限公司自主研發(fā)的SD600系列伺服系統(tǒng)，是一體化高集成度的解決方案，采用PLC+伺服驅(qū)動(dòng)器的方案。PLC程序內(nèi)建色標(biāo)抓取和補(bǔ)償功能，兼容熱切和冷切工藝，通過(guò)程序控制實(shí)現(xiàn)送料雙軸同步，系統(tǒng)響應(yīng)快，同步精度高。

關(guān)鍵字：SD600伺服系統(tǒng) 同步 枕式包裝 三軸

  一、概述

枕式包裝機(jī)是應(yīng)用廣泛的一種包裝機(jī)械，大量應(yīng)用于食品包裝機(jī)械、藥品包裝機(jī)械、日用品包裝機(jī)械等眾多領(lǐng)域。我們?nèi)粘Ｉ�活中�?jiàn)到的大多數(shù)的食品均是由枕式包裝機(jī)封裝而成。隨著機(jī)械制造業(yè)的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，為枕式包裝機(jī)行業(yè)帶來(lái)了良好的發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)對(duì)枕式包裝機(jī)的品質(zhì)和生產(chǎn)效率也提出了更高的要求。

三軸枕式包裝機(jī)的臥式三面封口加工工藝要求送料軸、送膜軸以及橫封（橫切）軸之間以凸輪關(guān)系運(yùn)動(dòng)，在封切過(guò)程需要送膜軸與橫封軸（橫切軸）保持嚴(yán)格同步。隨著行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，以及我國(guó)人工成本的逐年上升，枕式包裝機(jī)械廠商要求采用更新的技術(shù)來(lái)提高設(shè)備的自動(dòng)化水平、提高生產(chǎn)效率、降低設(shè)備成本，達(dá)到提高枕式包裝機(jī)產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的目的。

二、系統(tǒng)方案結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)控制核心PLC程序控制實(shí)現(xiàn)兩軸（切刀軸和送膜軸）的同步以及電子凸輪關(guān)系，色標(biāo)補(bǔ)償在程序內(nèi)部完成，系統(tǒng)響應(yīng)速度快，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單。同時(shí)，由于采用了RS485通訊控制的結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)方案更加靈活，可以非常容易地變化為雙軸系統(tǒng)或者四軸乃至多軸系統(tǒng)。

 三、包裝解決方案   

下面以圖1所示的三軸伺服枕式包裝機(jī)控制系統(tǒng)為例對(duì)系統(tǒng)各部分進(jìn)行說(shuō)明，該枕式包裝機(jī)橫向封切方式為熱封冷切，即先進(jìn)行熱封，再進(jìn)行橫切。系統(tǒng)也能方便地通過(guò)設(shè)置，兼容常見(jiàn)的熱封熱切工藝。設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，橫封橫切刀的運(yùn)行速度保持勻速（以下簡(jiǎn)稱(chēng)主動(dòng)軸），送膜軸（以下簡(jiǎn)稱(chēng)從動(dòng)軸）的速度以凸輪關(guān)系運(yùn)行，并引入色標(biāo)補(bǔ)償。凸輪的功能是并保證在橫封和橫切時(shí)，送膜軸的運(yùn)動(dòng)和橫封刀以及橫切刀的在切割點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)保持嚴(yán)格同步。送料軸以送膜軸的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度和位置，與之保持嚴(yán)格同步。切刀近點(diǎn)傳感器信號(hào)的引入是為了防止色標(biāo)信號(hào)的誤檢測(cè)。此功能也可以不用引入傳感器信號(hào)，而在系統(tǒng)內(nèi)部以軟件的方式實(shí)現(xiàn)。

3.1   工藝流程包裝物經(jīng)過(guò)送料機(jī)構(gòu)被送進(jìn)包裝膜內(nèi)，先完成縱封作業(yè)；之后裝物在縱封后的包裝膜內(nèi)繼續(xù)前進(jìn)，進(jìn)入橫封橫切工藝，完成進(jìn)行橫封和橫切，最終成為成品。

3.2  系統(tǒng)框圖如圖1所示系統(tǒng)共有三個(gè)伺服軸，由三臺(tái)伺服驅(qū)動(dòng)器以RS485總線(xiàn)方式實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)控制，其中從動(dòng)軸（即送膜軸）跟隨主動(dòng)軸（橫封橫切軸）運(yùn)動(dòng)，保證橫封橫切的嚴(yán)格同步，同時(shí)從動(dòng)軸根據(jù)由色標(biāo)信號(hào)檢測(cè)得到的位置補(bǔ)償信號(hào)對(duì)從動(dòng)軸進(jìn)行位置補(bǔ)償，送料軸則根據(jù)從動(dòng)軸的實(shí)際位置與之保持完全同步跟隨運(yùn)動(dòng)。一

3.3 色標(biāo)補(bǔ)償量的計(jì)算

補(bǔ)償量計(jì)算

補(bǔ)償量的計(jì)算主要依靠色標(biāo)信號(hào)和切刀近點(diǎn)信號(hào)，補(bǔ)償測(cè)量值為 L=L1+L2/2，即補(bǔ)償測(cè)量值為切刀近點(diǎn)信號(hào)到色標(biāo)信號(hào)之間的電機(jī)編碼器脈沖數(shù)加上色標(biāo)寬度的一半。取得補(bǔ)償測(cè)量值以后，系統(tǒng)再進(jìn)行凈補(bǔ)償值的計(jì)算，其方法是：

凈補(bǔ)償值=補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)值-補(bǔ)償測(cè)量值

補(bǔ)償區(qū)域
    得到凈補(bǔ)償值以后就需要對(duì)從動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行補(bǔ)償，為了保證橫封橫切時(shí)包裝物輸送速度的平穩(wěn)性，需要避開(kāi)主動(dòng)軸和從動(dòng)軸的同步區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)償工作。

3.4 采用切刀近點(diǎn)信號(hào)或軟件方法避免誤色標(biāo)信號(hào)誤檢測(cè)
    從上面的系統(tǒng)工作流程中可以看出，系統(tǒng)將不斷檢測(cè)色標(biāo)，并根據(jù)檢測(cè)到的誤差，對(duì)送膜軸的運(yùn)行進(jìn)行補(bǔ)償，確保橫封橫切的位置準(zhǔn)確。但包裝膜上也有可能存在污染或其他印刷圖案，容易引起色標(biāo)檢測(cè)的誤檢測(cè)。為解決此問(wèn)題，在系統(tǒng)中引入切刀近點(diǎn)信號(hào)，以此信號(hào)作為色標(biāo)檢測(cè)的起始信號(hào)，在此范圍以外的區(qū)域?qū)⒉贿M(jìn)行色標(biāo)信號(hào)的檢測(cè)。
 

四、結(jié)束語(yǔ)

本次采用基于PLC和偉創(chuàng)SD600伺服系統(tǒng)的系統(tǒng)方案自投入生產(chǎn)以來(lái)運(yùn)行可靠，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，取得了生產(chǎn)廠家的一致好評(píng)；深圳偉創(chuàng)伺服系統(tǒng)豐富的運(yùn)動(dòng)控制功能，包括中斷定長(zhǎng)、原點(diǎn)回歸、多段速、多段位置、全閉環(huán)、靈活的電子齒輪等，性能穩(wěn)定可靠，用戶(hù)可根據(jù)上位機(jī)軟件的功能介紹和提示的參數(shù)設(shè)置內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置和調(diào)試，降低了用戶(hù)對(duì)運(yùn)動(dòng)控制功能的使用難度，讓調(diào)試更加輕松。