基于PLC和脈沖伺服在枕式包裝機上的應用
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1. 概述
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/162907.htm智能伺服技術(shù)是近年來(lái)新興的一種機電一體化技術(shù)。它是在傳統伺服驅動(dòng)技術(shù)的基礎上，融合了運動(dòng)控制技術(shù)、DSP技術(shù)、PLC技術(shù)、現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)等多種現代控制技術(shù)而形成。智能伺服產(chǎn)品具有智能化、網(wǎng)絡(luò )化、模塊化、數字化等特征，是未來(lái)伺服技術(shù)發(fā)展的方向。
本文介紹的 iPack2000多軸伺服枕式包裝機控制系統基于我國自主研發(fā)的iDrive 智能伺服，以一體化高集成度的智能伺服解決方案，替代傳統的PLC+伺服驅動(dòng)器的方案。iDrive 智能伺服控制器內建電子凸輪和色標抓取和補償功能，兼容熱切和冷切工藝，通過(guò)伺服驅動(dòng)系統底層實(shí)現雙軸同步，系統響應快，同步精度高，電控設備成本較傳統脈沖伺服方案降低40%。驅動(dòng)器可以和HMI實(shí)現直連通訊，大大增強了控制系統的簡(jiǎn)潔性，減少了設備調試所需的時(shí)間。
圖1和圖2顯示了傳統的PLC+伺服驅動(dòng)系統方案以及采用智能伺服控制器的iPack2000系統方案結構對比。
圖2. 基于智能伺服的解決方案
從圖1和圖2的對比可以看出，智能伺服的控制方案采用了內置控制器替代PLC，在一個(gè)雙軸iDrive智能驅動(dòng)器內部實(shí)現兩軸(切刀軸和送膜軸)的同步以及電子凸輪關(guān)系，色標補償也在同一智能伺服控制器內部完成，系統響應大大提高，系統結構簡(jiǎn)化，成本也顯著(zhù)降低。同時(shí)，由于采用了總線(xiàn)型的結構，采用智能伺服的系統方案更加靈活，可以非常容易地變化為雙軸系統或者四軸乃至多軸系統。
3. 內置電子凸輪的智能伺服系統的枕式包裝解決方案
下面以圖2所示的三軸伺服枕式包裝機控制系統為例對系統各部分進(jìn)行說(shuō)明，該枕式包裝機橫向封切方式為熱封冷切，即先進(jìn)行熱封，再進(jìn)行橫切。系統也能方便地通過(guò)設置，兼容常見(jiàn)的熱封熱切工藝。設備運行過(guò)程中，橫封橫切刀的運行速度保持勻速(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)系運行，并引入色標補償。凸輪的功能是并保證在橫封和橫切時(shí)，送膜軸的運動(dòng)和橫封刀以及橫切刀的在切割點(diǎn)的運動(dòng)保持嚴格同步。送料軸以送膜軸的實(shí)際運動(dòng)速度和位置，與之保持嚴格同步。切刀近點(diǎn)傳感器信號的引入是應某枕式包裝機制造商的要求而設置的，目的是為了防止色標信號的誤檢測。此功能也可以不用引入傳感器信號，而在系統內部以軟件的方式實(shí)現。
3.1 工藝流程
包裝物經(jīng)過(guò)送料機構被送進(jìn)包裝膜內，先完成縱封作業(yè);之后裝物在縱封后的包裝膜內繼續前進(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系統框圖
如圖3所示系統共有三個(gè)伺服軸，由一臺雙軸iDrive智能伺服和一臺單軸智能伺服以RS485總線(xiàn)方式實(shí)現聯(lián)網(wǎng)控制，由雙軸iDrive作為主控制器。雙軸iDrive內置的兩個(gè)伺服驅動(dòng)模塊分別用于控制橫封(橫切)刀軸和送膜軸，單軸iDrive控制送料軸。其中從動(dòng)軸(即送膜軸)以設定的電子凸輪跟隨主動(dòng)軸(橫封橫切軸)運動(dòng)，保證橫封橫切的嚴格同步，同時(shí)從動(dòng)軸根據由色標信號檢測得到的位置補償信號對從動(dòng)軸進(jìn)行位置補償，送料軸則根據從動(dòng)軸的實(shí)際位置與之保持完全同步跟隨運動(dòng)。I/O信號中的切刀信號和色標信號直接連接到雙軸iDrive的I/O接口中。Jog運動(dòng)模式的控制信號也接入雙軸iDrive的I/O口，包括用于調試的從動(dòng)軸的向前運動(dòng)和向后運動(dòng)兩個(gè)運動(dòng)方式控制開(kāi)關(guān)。圖4顯示了伺服系統的接口以及主動(dòng)軸和從動(dòng)軸的分配。
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圖3. 控制回路示意圖
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