時間:2014-07-01 15:36:59來æºï¼šé™³å·ã€€ã€€ã€€ã€€
摘è¦ï¼šè²åŠ èŠå·¥æŽ§ç³»çµ±åœ¨å°è¢‹åŒ…è£æ©Ÿä¸Šçš„æ‡‰ç”¨ã€‚概述了å°è¢‹åŒ…è£æ©Ÿçš„工作原ç†åŠå°è¢‹è£ç›’ç”Ÿç”¢ç·šå°æŽ§åˆ¶ç³»çµ±çš„éœ€æ±‚ï¼›é‡é»žæè¿°äº†åŸºäºŽACOPOS伺æœé©…動器和EthernetPowerlink實時以太網的分布å¼é‹å‹•控制解決方案的特點和控制系統的架構。
1引言
å°è¢‹åŒ…è£æ©Ÿæ˜¯åž‚ç›´åŒ…è£æ©Ÿçš„一種,主è¦å®Œæˆæµå‹•æ€§æ¯”è¼ƒå¥½çš„é¡†ç²’ã€æ¶²é«”ã€ç‰‡åŠ‘ã€ç²‰åŠ‘çš„æž•å¼å°è¢‹çŒè£ã€‚通常有容ç©å¼ã€èžºæ¡¿å¼ã€æ¶²é«”æ³µã€æ•¸ç²’å¼ç‰ä¸‹æ–™æ–¹å¼ã€‚國際上一般稱為VFFS(VerticalFormFillSealingMachine),直è¯ç‚ºåž‚ç›´æˆåž‹å°è£æ©Ÿã€‚å°è¢‹æ©ŸæŒ‰é€šé“數å¯ä»¥åˆ†ç‚ºå–®é€šé“å’Œå¤šé€šé“æ©Ÿåž‹ã€‚按生產方å¼å¯ä»¥åˆ†ç‚ºé€£çºŒå¼å’Œé–“æ‡å¼æ©Ÿåž‹ã€‚本文以多通é“é–“æ‡å¼åŒ…è£æ©Ÿç‚ºä¾‹ï¼Œè©³ç´°ä»‹ç´¹äº†å°å…¶æŽ§åˆ¶ç³»çµ±çš„è¦æ±‚åŠè§£æ±ºæ–¹æ¡ˆã€‚
2å°è¢‹åŒ…è£æ©Ÿçš„工作原ç†
å°è¢‹åŒ…è£æ©ŸåŒ…æ‹¬ä¸€å€‹è–„è†œæ”¾å·æ©Ÿæ§‹ï¼Œä¸€èˆ¬éƒ½é‡‡ç”¨å°åˆ·å¥½å¹¶å¸¶æœ‰è‰²æ¨™çš„薄膜å·ã€‚除了采用被廣泛應用的塑料薄膜外,還å¯ä»¥é€šéŽæ”¹è®Šå¯†å°æ–¹å¼ä¾†é‡‡ç”¨ç´™è³ªæˆ–纖ç¶è³ªçš„包è£è¢‹ã€‚在食å“å’Œé†«è—¥è¡Œæ¥æ‡‰ç”¨æ™‚,有時還需è¦åœ¨åŒ…è£å‰å°åŒ…è£è†œé€²è¡Œæ¶ˆæ¯’和干燥處ç†ã€‚
å°è¢‹åŒ…è£æ©Ÿé‚„包括縱å°å’Œæ©«å°å–®å…ƒã€‚å°äºŽå¤šé€šé“åŒ…è£æ©Ÿï¼ŒåŒ…è£è†œç¶“éŽè£åˆ‡æˆå¤šé“åŽï¼Œåˆ†åˆ¥é€²å…¥éŒå½¢ä¸ç©ºç®¡é“,在薄膜å‘下拉膜時,薄膜在éŒå½¢ç®¡ä¸æˆç‚ºä¸ç©ºå½¢ç‹€ï¼Œå¤šä½™çš„薄膜在å´é¢è¢«åŠ ç†±åŽçš„縱å°å–®å…ƒå¤¾ç·Šå¯¦ç¾å¯†å°(如圖1所示)。一個å¯ä»¥ä¸Šä¸‹ç§»å‹•的橫å°å–®å…ƒå¯ä»¥å®Œæˆå¯†å°å’Œæ‹‰è¢‹çš„é›™é‡å·¥ä½œã€‚
圖1å°è¢‹åŒ…è£æ©Ÿçš„çµæ§‹
1 å°è¢‹è£ç›’ç”Ÿç”¢ç·šå°æŽ§åˆ¶ç³»çµ±çš„éœ€æ±‚
å°è¢‹æ©Ÿå¯ä»¥å–®æ©Ÿå·¥ä½œï¼Œä¹Ÿå¯ä»¥é€šéŽå¢žåŠ ç†è¢‹æ©Ÿå’Œè£ç›’機連æˆç”Ÿç”¢ç·šä½¿ç”¨ã€‚標準組åˆç‚º2臺å°è¢‹æ©Ÿ+2臺ç†è¢‹æ©Ÿ+1臺è£ç›’機(如圖2)。ç†è¢‹æ©Ÿå®Œæˆçš„任務是把切斷åŽçš„å°è¢‹æŽ¥ä½æ”¾åœ¨å°æ‡‰çš„æ§½ä½ï¼Œæº–備直接推入包è£ç›’實ç¾è£ç›’。ç†è¢‹æ©Ÿå’Œå°è¢‹æ©Ÿç”±åŒä¸€å¥—控制系統控制并接收è£ç›’機主軸編碼器的信號與è£ç›’機實ç¾åŒæ¥ã€‚
èˆ‡ç”Ÿç”¢ç·šåŒæ¥çš„è¦æ±‚需è¦å°è¢‹æ©Ÿå’Œç†è¢‹æ©Ÿèƒ½å¤ è‡ªå‹•é©æ‡‰è£ç›’機的速度,無論è£ç›’機工作在高速或低速或變速éŽç¨‹ï¼Œå°è¢‹æ©Ÿå’Œç†è¢‹æ©Ÿéƒ½èƒ½è‡ªå‹•èˆ‡ç”Ÿç”¢ç·šé€Ÿåº¦åŒæ¥ã€‚ç•¶å°è¢‹æ©Ÿå–®ç¨å·¥ä½œæ™‚,整個系統的主軸為系統內部的一個虛軸,當連接生產線é‹è¡Œæ™‚,系統主軸則來自è£ç›’機的主軸編碼器。
通éŽåˆ†æžï¼Œçµ¦å‡ºäº†ç³»çµ±åŠŸèƒ½åœ–(如圖3所示)。
其硬件é…置也éžå¸¸éˆæ´»ï¼Œæœ€ç¶“濟的情æ³ä¸‹ï¼Œåœ¨å°è¢‹æ©Ÿå–®ç¨å·¥ä½œæ™‚,整個系統åªéœ€è¦ä¸€å€‹ä¼ºæœè»¸æŽ§åˆ¶æ©«å°ä¸Šä¸‹ç§»å‹•å³å¯ï¼Œå…¶å®ƒç¸±å°å¤¾ç·Šï¼Œæ©«å°å¤¾ç·Šï¼Œåˆ‡åˆ€ç‰æ©Ÿæ§‹éƒ½ç”±æ°£ç¼¸æŽ§åˆ¶ã€‚
1 é‡å°å°è¢‹æ©Ÿçš„è²åŠ èŠåˆ†å¸ƒå¼é‹å‹•控制方案的特點
è²åŠ èŠACOPOS系列伺æœé©…動器被稱為“智能驅動器”,æ¯è‡ºä¼ºæœé©…動器都具有強大的控制功能以åŠçœ¾å¤šé 置的é‹å‹•控制功能塊,å¯ä»¥è‡ªèº«å¯¦ç¾å¾©é›œçš„é‹å‹•控制。例如電å凸輪功能已經集æˆåœ¨ä¼ºæœé©…動器內。在實際應用ä¸ï¼Œå¹¾ä¹Žæ‰€æœ‰çš„é‹å‹•控制程åºéƒ½åœ¨ä¼ºæœé©…動器內部é‹è¡Œï¼Œé€šéŽé«˜é€Ÿçš„EthernetPowerlinkå¯¦æ™‚ä»¥å¤ªç¶²ä¾†é€²è¡Œè»¸é–“åŒæ¥æ•¸æ“šã€‚這種分布å¼çš„é‹å‹•控制ç†å¿µåœ¨åŒ…è£æ©ŸæŽ§åˆ¶ä¸å¸¶ä¾†äº†å¾ˆå¤šå„ªå‹¢ã€‚
首先,分布å¼çš„é‹å‹•æŽ§åˆ¶ä½¿å¾—æ•…éšœè§£æ±ºæ›´åŠ å¿«é€Ÿæ–¹ä¾¿ï¼Œå¦‚æžœä¸€è‡ºä¼ºæœå‡ºç¾æ•…障,需è¦å¾©ä½ï¼Œä¾‹å¦‚å¡ç´™ï¼Œå¡ç“¶ç‰ç‰ã€‚åªéœ€è¦å°é€™ä¸€å€‹è»¸é€²è¡Œæ•…障處ç†ï¼Œå…¶å®ƒä¼ºæœé©…動器ä¸éœ€è¦ç§»å‹•或尋åƒï¼Œæ•…障軸復ä½å°‹åƒåŽï¼Œå¯ä»¥è‡ªå‹•é‹è¡Œåˆ°å’Œä¸»è»¸ç›¸ä½å°æ‡‰çš„ä½ç½®ï¼Œç›´æŽ¥å•Ÿå‹•é›»å凸輪,æ¢å¾©ç”Ÿç”¢ç‹€æ…‹ï¼ŒæŠŠæ•…éšœçš„è™•ç†æ™‚é–“é™åˆ°æœ€ä½Žã€‚ç”±äºŽå¾ˆå¤šåŒ…è£æ©Ÿéƒ½æ˜¯åœ¨ç·šç”Ÿç”¢ï¼Œä¸€æ—¦åŒ…è£æ©Ÿä¸çš„æŸå€‹ä¼ºæœå‡ºç¾æ•…障需è¦å¾©ä½æ™‚ï¼Œåœæ©Ÿæ™‚é–“è¶ŠçŸå°æ•´å€‹ç”Ÿç”¢ç·šçš„影響就越å°ï¼Œå¦‚æžœåœæ©Ÿè¶…éŽ1分é˜ï¼Œå¾ˆå¤šæƒ…æ³ä¸‹æœƒå½±éŸ¿åˆ°æ•´å€‹ç”Ÿç”¢ç·šçš„工作。
其次,分布å¼çš„é‹å‹•控制å¯ä»¥æ¸›å°‘控制的滯åŽã€‚伺æœé©…動器除了å¯ä»¥æŽ§åˆ¶è‡ªèº«é‹å‹•之外,還å¯ä»¥é€šéŽI/O輸出直接接收外部輸入或控制輸出,控制é‚輯完全在伺æœå…§éƒ¨åŸ·è¡Œã€‚å†çµåˆé›»å凸輪,色標糾å,鼓åºåˆ—發生器ç‰åŠŸèƒ½ï¼Œé€™å°±ä½¿å¾—æ•´å€‹è¼¸å…¥ï¼Œè™•ç†ï¼Œè¼¸å‡ºçš„éŽç¨‹å®Œå…¨ä¸éœ€è¦å€ŸåŠ©ç¸½ç·šæˆ–PLC的處ç†ã€‚ä½¿å¾—ç³»çµ±éŸ¿æ‡‰æ›´åŠ å¿«é€Ÿã€‚
é‡å°å°è¢‹æ©Ÿçš„æŽ§åˆ¶ç‰¹é»žï¼ŒæŽ§åˆ¶ä¸Šé‡‡ç”¨ä¸»è»¸ä¿¡è™Ÿå’Œç›¸ä½ä¾†åŒæ¥æ•´å€‹ç³»çµ±ä¸çš„æ‰€æœ‰æŽ§åˆ¶å‹•作,æ¯ä¸€å€‹å‹•作都被指定了一個相ä½å€é–“。單機工作時,主軸來自ACOPOS內部的虛軸。連接è£ç›’機以åŠç†è¢‹æ©Ÿå·¥ä½œæ™‚,主軸來自è£ç›’機的主軸編碼器(也接入拉袋伺æœé©…動器)。拉袋伺æœèˆ‡ä¸»è»¸é€šéŽé›»å凸輪耦åˆã€‚在電å凸輪的æ¯å€‹é‹è¡Œå‘¨æœŸï¼Œæ‹‰è¢‹ä¼ºæœå¾€å¾©é‹å‹•一次。整個系統的控制æµç¨‹å¦‚圖4所示。
為了æé«˜ç”Ÿç”¢æ•ˆçŽ‡ï¼Œæˆ‘å€‘å°å°è¢‹æ©Ÿçš„é‹å‹•æµç¨‹é€²è¡Œåˆ†æžï¼Œå°è¢‹æ©Ÿå·¥ä½œçš„ä¸»è¦æµç¨‹ç‚ºæ©«å°å¤¾ç·Š→æ©«å°ä¸‹æ‹‰→æ©«å°æ¾é–‹→æ©«å°ä¸Šç§»ï¼Œå‘¨æœŸé‡å¾©ã€‚為了æé«˜ç”Ÿç”¢é€Ÿåº¦ï¼Œå¿…é ˆæŠŠæ¯å€‹å·¥ä½œå‘¨æœŸçš„æ™‚間縮çŸï¼Œä½†æ˜¯æ©«å°å¤¾ç·Šæ°£ç¼¸çš„動作慢,行程長,影響了整個循環的效率。為了解決ç‰å¾…時間éŽé•·çš„å•é¡Œï¼Œå°±è¦æ±‚æ©«å°å¤¾ç·Šæ±½ç¼¸æå‰å¤¾ç·Šï¼Œç‰åˆ°é‹å‹•到ä½ç©©å®šåŽï¼Œå‰›å¥½å¤¾ç·Šå®Œæˆã€‚但是在è¨å‚™çš„ä¸åŒé€Ÿåº¦ä¸‹ï¼Œé€™å€‹æå‰çš„æ™‚間是ä¸åŒçš„。為了解決這一å•題,我們利用了è²åŠ èŠACOPOSä¼ºæœæä¾›çš„é¼“åºåˆ—發生器功能塊(CAMCON)。
ç¶åŸºç™¾ç§‘å°æŽ§åˆ¶é ˜åŸŸçš„é¼“åºåˆ—發生器的定義是“一個å¯ç·¨ç¨‹çš„用于é‡å¾©æŒ‰ç…§é †åºç”¢ç”Ÿé–‹é—œä¿¡è™Ÿçš„æ©Ÿé›»è£ç½®ï¼Œé€™äº›ä¿¡è™Ÿç”¨äºŽåœ¨å·¥æ¥é …ç›®ä¸å¯¦ç¾è‡ªå‹•åˆ¶é€ æµç¨‹”。鼓åºåˆ—發生器有一個由電機驅動的旋轉的圓ç’,在圓ç’上分布著開關信號的觸點,通éŽé€™äº›è§¸é»žä¾†æŽ§åˆ¶è¼¸å‡ºçš„開閉。è²åŠ èŠçš„鼓åºåˆ—發生器功能在原ç†ä¸Šèˆ‡å‚³çµ±çš„鼓åºåˆ—ç™¼ç”Ÿå™¨é¡žä¼¼ï¼Œéƒ½æ˜¯ç”¨äºŽç”¢ç”Ÿé †åºçš„開關信號來驅動輸出,而且è²åŠ èŠçš„鼓åºåˆ—發生器功能還能å°è¼¸å‡ºçš„æ»å€æ™‚é–“é€²è¡Œè£œå„Ÿã€‚æ£æ˜¯é€™ä¸€è£œå„ŸåŠŸèƒ½ï¼Œè§£æ±ºäº†æ°£ç¼¸å»¶æ™‚éŽé•·çš„å•題。
在å°è¢‹æ©ŸæŽ§åˆ¶ä¸ï¼Œç”±é¼“åºåˆ—發生器CAMCON功能塊來控制橫å°çš„夾緊和æ¾é–‹ã€‚æ°£ç¼¸å‹•ä½œè¼¸å‡ºç”±åŠŸèƒ½å¡Šå…§éƒ¨æ ¹æ“šé€Ÿåº¦å’Œç•¶å‰é‹å‹•的電å凸輪曲線自動補償。CAMCON功能塊的主軸輸入為系統的主軸,直接通éŽä¼ºæœçš„è¼¸å‡ºæŽ§åˆ¶æ©«å°æ°£ç¼¸ã€‚在系統é‹è¡Œé€Ÿåº¦ä¸åŒæ™‚ï¼Œæœƒæ ¹æ“šå¯¦éš›é‹è¡Œé€Ÿåº¦å’Œé›»å凸輪曲線çµåˆï¼Œè‡ªå‹•計算出åˆé©çš„輸出時間,使得伺æœé‹å‹•åˆ°ä½æ™‚æ°£ç¼¸åŒæ™‚夾緊到ä½ã€‚
為了ä¿è‰åŒ…è£åœ–案的布局與è¨è¨ˆä¸€è‡´ï¼Œåœ¨åŒ…è£è†œä¸Šå°æœ‰è‰²æ¨™ç”¨äºŽæª¢æ¸¬å差并修æ£ã€‚在è²åŠ èŠä¼ºæœé©…動器ä¸çš„LATCH功能就專門用于色標糾å功能。通éŽè‰²æ¨™å‚³æ„Ÿå™¨æª¢æ¸¬è‰²æ¨™å¹¶æŽ¥å…¥ä¼ºæœé©…動器的高速輸入端å£ï¼Œè²åŠ èŠACOPOS驅動器的高速輸入å¯ä»¥å¾®ç§’級的響應速度å°é«˜é€Ÿè¼¸å…¥é€²è¡Œæ•æ‰ï¼ŒåŒæ™‚è¨˜éŒ„ä¸‹ä¿¡è™Ÿè§¸ç™¼æ™‚åˆ»ï¼ˆä¸Šå‡æ²¿æˆ–䏋陿²¿ï¼‰ä¼ºæœçš„實際ä½ç½®æˆ–其他指定的數值。隨åŽLATCHåŠŸèƒ½å¡Šå°‡æ•æ‰åˆ°çš„ä½ç½®å’ŒæœŸæœ›çš„ä½ç½®é€²è¡Œæ¯”較,自動算出å差,這就是糾åé‡ã€‚
圖7色標糾å功能
ç³¾å動作的執行由å¦ä¸€å€‹è™›è»¸ä¾†å¯¦ç¾ã€‚è²åŠ èŠæ¯å€‹ACOPOS驅動器內部最多支æŒï¼™å€‹è™›è»¸ï¼ŒåŒ…括1個標準虛軸以åŠï¼˜å€‹ç¨ç«‹ä½ç½®ç™¼ç”Ÿå™¨(MPGEN)或嫓簡化版”虛軸。“簡化版”虛軸與標準的虛軸å€åˆ¥åœ¨äºŽæ²’有電å凸輪功能,但是å¯ä»¥ç”¨ä¾†ç”¢ç”Ÿä½ç½®è€¦åˆæ›²ç·šï¼Œæœ€é©åˆç”¨äºŽç”Ÿæˆç³¾å曲線,ä¿è‰ç³¾å動作平滑無擾的進行。
虛軸生æˆçš„ç³¾åæ›²ç·šéœ€è¦ç–ŠåŠ åˆ°ç•¶å‰ä¼ºæœçš„é‹å‹•æ›²ç·šä¸æ‰èƒ½å½±éŸ¿åˆ°é›»æ©Ÿçš„é‹è¡Œï¼Œé€™åœ¨è²åŠ èŠç³»çµ±ä¸é€šéŽè¨å®šé›»åå‡¸è¼ªçš„å¾žè»¸é™„åŠ è»¸ï¼ˆAUT_SL_ADD_AXIS)來實ç¾ã€‚è²åŠ èŠçš„ACOPOS伺æœçš„開放性賦予了開發者更大的自由,å¯ä»¥ä½¿ç”¨ä»»ä½•整型變é‡ä½œç‚ºé™„åŠ è»¸ç–ŠåŠ åˆ°é‹å‹•曲線上,這使得é‹å‹•æ›²ç·šçš„ç–ŠåŠ ç°¡åŒ–ç‚ºåŠ æ³•é‹ç®—,如果有需è¦ï¼Œå¯ä»¥æŠŠå¤šå€‹è™›è»¸ç–ŠåŠ åˆ°åŒä¸€æ¢é‹å‹•曲線之上。例如在控制ä¸å¯ä»¥ä¸€å€‹è™›è»¸ç”¨äºŽè‡ªå‹•ç³¾å,å¦å¤–一個虛軸用于手動糾åï¼Œç–ŠåŠ åœ¨ä¸€èµ·å½±éŸ¿é‹å‹•曲線。
çµæŸèªž
隨著包è£è¡Œæ¥å·¥è—è¦æ±‚çš„ä¸æ–·æé«˜ï¼Œå¸‚å ´å°äºŽé«˜ç«¯åŒ…è£æ©Ÿæ¢°çš„需求也越來越大。這å°åŒ…è£æ©ŸæŽ§åˆ¶æŠ€è¡“特別是é‹å‹•控制技術æå‡ºäº†æ›´é«˜çš„è¦æ±‚。本文通éŽåˆ†æžå°è¢‹æ©Ÿçš„é‹å‹•控制技術以åŠè²åŠ èŠé‹å‹•控制解決方案的特點,æå‡ºäº†å°äºŽå¤šæ•¸åŒ…è£æ©Ÿæ¢°éƒ½é©ç”¨çš„æŽ§åˆ¶ç–略和方案,å¯ä»¥å¾ˆå¥½åœ°æ»¿è¶³ç›®å‰åŒ…è£æ©Ÿåœ¨é«˜é€Ÿç”Ÿç”¢å’ŒæŸ”æ€§åˆ¶é€ æ–¹é¢çš„æŽ§åˆ¶éœ€æ±‚。
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