fp型全自動(dòng)高速濕褲包裝機(jī)運(yùn)動(dòng)控制的simoiond控制

fp型全自動(dòng)高速濕褲包裝機(jī)運(yùn)動(dòng)控制的simoiond控制

0制系統(tǒng)—引言濕式自動(dòng)高速乾隆皇帝是典型的連續(xù)過濾機(jī)械。其主要功能是對(duì)包裝膜進(jìn)行預(yù)處理，并將濕帶放入包裝中。本文以FP型全自動(dòng)高速濕巾包裝機(jī)為例,采用西門子運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)—SIMOTIOND作為本包裝機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制器,對(duì)其進(jìn)行分析和控制。在以往的運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域,一般的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器提供了運(yùn)動(dòng)控制功能(定位、同步等),但邏輯控制和復(fù)雜運(yùn)算功能相當(dāng)弱,而一般的PLC提供了較全面的邏輯控制功能,但又很難具備運(yùn)動(dòng)控制的全部功能。傳統(tǒng)的解決方式是將PLC和伺服控制器配合使用,完成邏輯控制功能與運(yùn)動(dòng)控制功能,但存在高速數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)同步和精確控制等方面的問題。SIMOTIOND集成了邏輯控制與運(yùn)動(dòng)控制,可以獨(dú)立完成PLC加電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的所有功能,主要應(yīng)用于控制要求復(fù)雜,控制速度快,要求精確運(yùn)動(dòng)的領(lǐng)域中[1~3]。1自動(dòng)接料裝置FP型全自動(dòng)高速濕巾包裝機(jī)的工藝流程如下:包裝膜開卷→牽引輸送→噴碼→打孔→貼標(biāo)簽→送蓋貼蓋標(biāo)→貼蓋→集料裝置→濕巾輸送→等距輸送→入袋→裹包縱封→橫向封切斷→成品輸送。工藝原理圖如圖1所示。1)包裝膜用一備一,采用中心開卷,具有自動(dòng)接料功能。切孔刀自動(dòng)跟蹤包裝膜速度進(jìn)行切孔,切孔位置可以調(diào)整,并采用色標(biāo)糾偏。貼標(biāo)裝置自動(dòng)跟蹤包裝膜速度,貼標(biāo)位置也可以調(diào)整,且具有2級(jí)標(biāo)簽自動(dòng)切換功能。2)貼蓋裝置的蓋子從儲(chǔ)料器中下落,經(jīng)輸送帶先進(jìn)行蓋子的貼標(biāo)和上膠處理,然后通過貼蓋撥叉貼到包裝膜上。貼蓋自動(dòng)跟蹤包裝膜速度,貼蓋位置可以調(diào)整。3)生產(chǎn)好的濕巾在集料裝置上聚集,經(jīng)過濕巾輸送和等距輸送進(jìn)入包裝膜進(jìn)行包裹,濕巾進(jìn)入膜的相對(duì)位置可以調(diào)整。4)包裝膜包裹濕巾后通過縱封裝置進(jìn)行加熱封口,然后通過加熱橫封、插角和切斷完成制袋和包裝成型,橫封裝置封口時(shí)自動(dòng)跟蹤包膜的速度,封口位置可以調(diào)整,并采用色標(biāo)自動(dòng)糾偏功能。2iond45和二臺(tái)控制FP型包裝機(jī)的系統(tǒng)控制部分由一臺(tái)SIMOTIOND445和二臺(tái)ControlUnitCU320構(gòu)成;驅(qū)動(dòng)部分一共有15個(gè)伺服軸。系統(tǒng)的主要控制和驅(qū)動(dòng)部分配置如表1所示。3工藝功能結(jié)合包裝機(jī)的實(shí)際工藝把工藝功能分為以下五個(gè)部分,并形成了相應(yīng)的程序功能塊,如表2所示。3.1速度積分及卷徑開卷功能采用西門子標(biāo)準(zhǔn)的卷繞應(yīng)用功能塊,采用卷徑計(jì)算主速度加張力檢測的修正速度設(shè)定控制模式,開卷原理如圖2所示。卷徑計(jì)算采用線速度對(duì)角速度進(jìn)行積分的方式進(jìn)行計(jì)算。設(shè)V為主機(jī)牽引線速度,ω為開卷軸的角速度,D為卷徑,K為由實(shí)驗(yàn)確定的常數(shù),則根據(jù)下式計(jì)算卷徑:根據(jù)設(shè)置的初始卷徑和當(dāng)前的主機(jī)牽引線速度可以計(jì)算出所需的開卷速度主設(shè)定值,然后通過開卷軸的速度變化趨勢計(jì)算出實(shí)際的卷徑,如圖3所示。浮動(dòng)輥傳感器檢測的實(shí)際值和設(shè)定值比較后進(jìn)行PID運(yùn)算,運(yùn)算后的輸出值按一定的比例關(guān)系疊加到開卷軸的主設(shè)定值進(jìn)行微調(diào)。3.2tm1519模塊的輸入點(diǎn)設(shè)置色標(biāo)糾偏的功能原理是利用色標(biāo)傳感器的觸發(fā)信號(hào)去測量相應(yīng)電機(jī)編碼器的實(shí)際位置值,然后與設(shè)定值進(jìn)行比較,判斷電機(jī)的相位是超前還是滯后,從而對(duì)電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的加速或減速處理。使用TM15模塊的Measuring_input功能可以測量電機(jī)編碼器,但需要使用快速響應(yīng)輸入點(diǎn)。對(duì)TM15模塊的輸入點(diǎn)設(shè)置成Measuring_input功能,需要注意的是輸入點(diǎn)的地址值需要進(jìn)行相應(yīng)字節(jié)數(shù)的“offset”,如圖4所示。故對(duì)軸上的Measuring_input功能進(jìn)行配置時(shí),輸入地址同樣需要進(jìn)行相應(yīng)的偏置。圖5中所示TM15_09模塊的第一個(gè)輸入點(diǎn)DI0(端子X520.2)上接有色標(biāo)傳感器,需要使用Measuring_input的硬件輸入地址為391.0。在使用色標(biāo)糾偏功能時(shí),需要根據(jù)實(shí)際的工藝要求進(jìn)行相應(yīng)的限制,首先測量編碼器的實(shí)際誤差要達(dá)到一定的程度才能啟用糾偏;其次糾偏的動(dòng)作不能在相位軸的同步區(qū)域內(nèi)進(jìn)行;再次糾偏的速度要適當(dāng),最好能在一個(gè)周期內(nèi)完成需要糾偏的角度,不能太慢,更不能導(dǎo)致相位軸反轉(zhuǎn),如圖6所示。3.3品規(guī)格與同步程序中使用了系統(tǒng)功能塊“_setcamscale”對(duì)凸輪曲線進(jìn)行修改,以達(dá)到快速變更產(chǎn)品規(guī)格時(shí)得到不同的凸輪曲線的要求。如切孔刀輥的刀刃有一定的長度,當(dāng)?shù)度薪佑|包裝膜時(shí)需要保證刀刃的切線速度和膜的線速度一致,才不致于撕破包裝膜。而實(shí)際的包裝長度是隨產(chǎn)品規(guī)格所變化的,所以需要根據(jù)實(shí)際的HMI上設(shè)置的包裝長度和同步區(qū)域的寬度等參數(shù)來繪制凸輪曲線。首先建立一條0~360度斜率為1的原始凸輪曲線,然后在程序中使用“_setcamscale”對(duì)凸輪曲線進(jìn)行相應(yīng)規(guī)格的更改。把凸輪曲線簡單的分成二段,同步區(qū)和非同步。在程序中定義凸輪曲線的三個(gè)點(diǎn)和二個(gè)斜率值,如圖8所示。圖8中campoint1和campoint3是固定值,需要求證的其余三個(gè)變量值的公式如圖9所示?！癱amscale.packLength”是HMI上設(shè)置的包裝長度,“camscale.Diameter”是HMI上設(shè)置的相位輥的直徑,“camscale.syncRange”是HMI上設(shè)置的同步區(qū)域的寬度。根據(jù)公式得到“_setcamscale”功能塊所需要的所有接口參數(shù),凸輪曲線的二段,分二次調(diào)用此功能塊,即可得到所要求的凸輪曲線。4各軸同步比例系數(shù)的調(diào)整運(yùn)行控制界面可以控制機(jī)器的運(yùn)行、設(shè)置包裝膜的長度和監(jiān)視實(shí)際運(yùn)行的速度,如圖11所示。電機(jī)選擇界面用來對(duì)各臺(tái)伺服電機(jī)進(jìn)行選擇性的啟用或屏蔽,可以簡單地實(shí)現(xiàn)對(duì)單臺(tái)或部分電機(jī)的手動(dòng)操作,如圖12所示。包裝膜牽引和送膜等軸進(jìn)行速度同步,結(jié)合設(shè)置包裝膜的長度參數(shù)和輸送輥的直徑參數(shù),可以計(jì)算出速度同步的比例系數(shù),從而控制輸送軸的速度。在速度比例界面可以對(duì)速度同步高低速的比例系數(shù)分別進(jìn)行微調(diào),對(duì)各個(gè)軸同步比例系數(shù)的單獨(dú)調(diào)整可以改變各級(jí)材料牽引的張力,對(duì)總體的比例系數(shù)的調(diào)整可以修正實(shí)際的分切長度,如圖13所示。貼標(biāo)控制界面用于調(diào)整各個(gè)標(biāo)簽貼在包裝膜上的位置,自動(dòng)換標(biāo)功能主要利用設(shè)定的二卷標(biāo)簽的總數(shù)量進(jìn)行操作,使用中的標(biāo)簽當(dāng)前數(shù)量由設(shè)定值減少為一定值時(shí)將自動(dòng)切換到備用卷上,切換的時(shí)機(jī)由二卷標(biāo)簽的先后順序和之間的相隔數(shù)量來決定,如圖11所示。5plc與處理工具PLC+MASTERDRIVESMC解決方案代表了運(yùn)動(dòng)控制中一類比較經(jīng)典的解決方案,即PLC完成運(yùn)算以及數(shù)據(jù)處理功能,MASTERDRIVESMC完成了運(yùn)動(dòng)控制的全部功能,西門子SIMOTION與該解決方案相比具有非常明顯的優(yōu)勢。5.1發(fā)揮物理單元接口SIMOTIOND提供了內(nèi)部通訊的DRIVE-CLIQ通訊接口,該接口適用于SIMOTIOND和S120伺服驅(qū)動(dòng)器之間的通訊,伺服電機(jī)編碼器反饋信號(hào)等,通訊速率可達(dá)到100Mbps,可輕松實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)同步。5.2高速輸入和輸出通道SIMOTIOND提供了若干高速數(shù)字量輸入、輸出通道,可以連接對(duì)速度響應(yīng)要求高的信號(hào),實(shí)現(xiàn)最快響應(yīng)。5.3基于simol設(shè)置的控制編程PLC+MASTERDRIVESMC方案里編程人員必須精通PLC的編程、MASTERDRIVESMC的編程以及人機(jī)界面的編程。在大多數(shù)情況下,完全了解上述三個(gè)不同編程方法是有一定困難的。SIMOTION提供了一體化的解決方案,控制器,驅(qū)動(dòng)器,人機(jī)界面的程序全部集成在一起,由一種工具進(jìn)行開發(fā)。編程人員只要了解這一種工具即可完成三個(gè)不同部分的程序的編制,大大的簡化了工作量。6運(yùn)動(dòng)控制器的優(yōu)勢SIMOTION作為西門子新一代運(yùn)動(dòng)控制器增加了很多實(shí)用功能,形成了標(biāo)準(zhǔn)的配置和相應(yīng)的工藝功能塊,降低了使用者的編程難度,在各個(gè)行業(yè)都有較多的典型應(yīng)用,在控制要求高的機(jī)械上充分體現(xiàn)了它的優(yōu)勢。與傳統(tǒng)的PLC+伺服驅(qū)動(dòng)控制器的方案相比,SIMOTION系統(tǒng)軟硬件集成度高、實(shí)現(xiàn)多任務(wù)運(yùn)動(dòng)控制、現(xiàn)場布線簡單、維護(hù)方便。FP型全自動(dòng)高速濕巾包裝機(jī)以西門子的