傳統(tǒng)抽紙巾包裝機(jī)以往是通過機(jī)械控制，配備四套伺服來實(shí)現(xiàn)包裝的全過程，然而在使用該方案時(shí)，往往存在著很多問題。本文主要介紹了正弦電氣全自動(dòng)方巾包裝機(jī)運(yùn)動(dòng)控制方案通過使用15軸電子凸輪曲線控制代替以往的機(jī)械凸輪控制，同時(shí)通過上位機(jī)靈活修改電子凸輪曲線，即可實(shí)現(xiàn)包裝其他不同規(guī)格的紙巾，令到包裝速度大大提升，系統(tǒng)操作靈活性更高，維護(hù)成本大大降低。

　　文/深圳市正弦電氣股份有限公司

　　1.系統(tǒng)概述

　　(1)行業(yè)現(xiàn)狀/難點(diǎn)

　　抽紙巾包裝機(jī)以往是通過機(jī)械控制，配備四套伺服來實(shí)現(xiàn)包裝的全過程，然而在使用該方案時(shí)，往往存在著很多問題，其中包括：

　　l 使用時(shí)間長(zhǎng)機(jī)械存在磨損和打滑，引起誤差;

　　l 控制單一不靈活，維護(hù)成本高，一旦更換其他種類包裝規(guī)格 ，需更換較多的機(jī)械模具;

　　l 機(jī)械包裝速度存在受限，大包裝速度只能達(dá)到60包每分鐘左右。

　　在這種情況下，機(jī)械升級(jí)改造顯得尤為迫切，為此，正弦電氣全自動(dòng)方巾包裝機(jī)運(yùn)動(dòng)控制方案通過使用15軸電子凸輪曲線控制代替以往的機(jī)械凸輪控制，顯得更加重要，同時(shí)通過上位機(jī)靈活修改電子凸輪曲線，即可實(shí)現(xiàn)包裝其他不同規(guī)格的紙巾，令到包裝速度大大提升，系統(tǒng)操作靈活性更高，維護(hù)成本大大降低。

　　(2)系統(tǒng)控制接線圖與實(shí)物圖，如圖1、2所示。

圖1

圖2

　　2 系統(tǒng)控制概述

　　正弦電氣提供的全自動(dòng)方巾包裝機(jī)運(yùn)動(dòng)控制方案工作流程如圖3所示，工藝控制界面如圖4所示。

圖3

圖4

　　3 系統(tǒng)控制方案技術(shù)難點(diǎn)及分析

　　正弦電氣提供的全自動(dòng)方巾包裝機(jī)運(yùn)動(dòng)控制方案特別就電子凸輪曲線規(guī)劃和電子凸輪邏輯控制、理料控制程序及變頻器控制程序、拉膜控制程序及探針誤差調(diào)整功能設(shè)計(jì)等應(yīng)用難點(diǎn)做了有針對(duì)性的開發(fā)。

　　(1)電子凸輪曲線規(guī)劃和電子凸輪邏輯控制

　　該系統(tǒng)使用多軸電子凸輪位置同步控制，采用一個(gè)虛擬主軸15個(gè)從軸電子凸輪運(yùn)用。

　　l 工藝曲線規(guī)劃，每個(gè)軸動(dòng)作點(diǎn)和行程記錄，單獨(dú)把每個(gè)軸曲線設(shè)計(jì)出來;

　　l 結(jié)合每個(gè)軸電子凸輪曲線，通過電子凸輪主從軸相位偏移，把15軸凸輪曲線連貫配合起來;

　　l 凸輪曲線切換，針對(duì)包裝規(guī)格變化，凸輪曲線動(dòng)態(tài)變化。

　　(2)理料控制程序及變頻器控制程序

　　理料控制目的是把連續(xù)挨著的包裝紙巾，通過理料參數(shù)，把紙巾按一定間距分開，進(jìn)入包裝。理料控制分為：理料0變頻器，理料1變頻器 和送紙傳送軸三部分組成。理料0和1通過速度差把紙巾按間距分開，當(dāng)紙巾碰到光電傳感器，需做一系列條件判斷，通過檢測(cè)送紙軸當(dāng)前的角度，通過角度理料0分別給予不同速度進(jìn)入理料送紙軸，從而避免紙巾撞桿，保證紙巾在每個(gè)桿間中間，一個(gè)周期折行一個(gè)紙巾。

　　(3)拉膜控制程序及探針誤差調(diào)整功能設(shè)計(jì)

　　l 拉膜控制：由 拉膜撕口軸 拉膜虛切軸 送膜軸 拉斷軸組成;

　　l 送膜軸：固定送設(shè)定的膜長(zhǎng)度;

　　l 拉斷軸：跟送摸同步電子凸輪控制，當(dāng)送摸達(dá)到一定角度，通過凸輪疊加補(bǔ)償，讓拉斷速度突然加快，行成速度差，從而把一個(gè)膜長(zhǎng)拉斷;

　　l 撕口軸和虛切軸目的：在膜長(zhǎng)打虛切線;

　　l 探針功能：通過安裝色標(biāo)傳感器，通過色標(biāo)檢測(cè)，獲取實(shí)際膜長(zhǎng)和設(shè)定膜長(zhǎng)，如機(jī)械打滑產(chǎn)生偏差，可以進(jìn)行糾正補(bǔ)償處理。

　　4 解決方案的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

　　采用正弦電氣開發(fā)的全自動(dòng)方巾包裝機(jī)運(yùn)動(dòng)控制解決方案，具有如下應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：

　　l 控制系統(tǒng)采用正弦Ethercat總線型伺服系統(tǒng)，接線簡(jiǎn)單，15軸同步周期1MS高速通訊運(yùn)算，大大提升整體運(yùn)算能力;

　　l 控制系統(tǒng)強(qiáng)大功能豐富，折行程序算法周期時(shí)間1毫秒，可實(shí)現(xiàn)包裝速度可達(dá)120包每分鐘;

　　l 采用15軸電子凸輪同步控制靈活性高，工人簡(jiǎn)單易用通過調(diào)整曲線，修正運(yùn)動(dòng)軌跡，可以實(shí)現(xiàn)多種包裝規(guī)格;

　　l 維護(hù)方便，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化，無需以往機(jī)械凸輪控制，控制簡(jiǎn)單化，一建啟動(dòng);

　　l 控制算法強(qiáng)大，具備多重保護(hù)(防撞.防多包.防膜偏算法) 拉膜控制糾偏與拉膜精確自動(dòng)補(bǔ)償算法。