熱收縮膜包裝機(jī)的電氣控制

圖1熱收縮膜包裝機(jī)的包裝工藝流程圖
④推瓶是由推瓶桿伺服電機(jī)M6完成控制；⑤送切膜是由伺服電機(jī)M7及切膜系統(tǒng)完成控制；⑥裹膜是由裹膜伺服電機(jī)M8及主驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)M4完成控制；⑦熱收縮是由熱縮系統(tǒng)完成控制；⑧包裝產(chǎn)品傳送是由傳送電機(jī)M9完成控制。
2.熱縮膜包裝機(jī)的系統(tǒng)控制特點(diǎn)
2. 1控制系統(tǒng)的組成
熱縮膜包裝機(jī)的控制系統(tǒng)是由PLC和檢測(cè)執(zhí)行元件、人機(jī)界面、伺服電機(jī)通過(guò)PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線組成，7臺(tái)伺服電機(jī)同時(shí)接在伺服系統(tǒng)總線上，如圖2所示。PLC通過(guò)檢測(cè)元件對(duì)機(jī)器運(yùn)行情況檢測(cè)，控制執(zhí)行元件的執(zhí)行，通過(guò)PROFIBUS-DP總線對(duì)伺服電機(jī)運(yùn)行情況檢測(cè)和對(duì)伺服電機(jī)的控制。
2. 2伺服系統(tǒng)的主從控制
多臺(tái)伺服電機(jī)的主從運(yùn)行是同步運(yùn)行的行之有效的形式之一，本控制系統(tǒng)把推瓶電機(jī)M6作為主機(jī)，其它伺服電機(jī)作為從機(jī)跟隨M6

同步運(yùn)行。送紙板電機(jī)M5、導(dǎo)膜桿電機(jī)M8同推瓶電機(jī)M6勻速運(yùn)動(dòng)同步運(yùn)行。分瓶電機(jī)M2、M3，送切膜電機(jī)M5，按照自身的運(yùn)動(dòng)曲線同推瓶電機(jī)M6同步運(yùn)行。
如圖2所示，雙總線是熱縮膜包裝機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，伺服電機(jī)的主從同步運(yùn)行數(shù)據(jù)通過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)器的系統(tǒng)總線傳輸，伺服之間的數(shù)據(jù)傳送不同過(guò)PROFIBUS-DP總線，同步控制不需要PLC控制，伺服同步控制系統(tǒng)在同一個(gè)軟件平臺(tái)運(yùn)行，提高了控制速度和控制精度，簡(jiǎn)化了PLC軟件編程。PLC同伺服電機(jī)、人機(jī)界面的數(shù)據(jù)傳送通過(guò)PROFIBUS-DP總線，傳送伺服電機(jī)的開關(guān)指令、報(bào)警數(shù)據(jù)，主驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行位置數(shù)據(jù)等，在人機(jī)界面上可以方便的修改控制系統(tǒng)的參數(shù)。
2.3機(jī)器運(yùn)行位置的檢測(cè)和包裝周期
在伺服控制中，伺服電機(jī)裝有旋轉(zhuǎn)編碼器，根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器的反饋信號(hào)，伺服控制器對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行閉環(huán)控制，旋轉(zhuǎn)編碼器比較經(jīng)濟(jì)的選擇是增量型編碼器，它與電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比的頻率產(chǎn)生脈沖，伺服控制器對(duì)脈沖計(jì)數(shù)，以便進(jìn)行控制。通過(guò)PROFIBUS-DP總線，伺服控制器將所計(jì)數(shù)傳送到PLC（存放在MT中）中，MT的數(shù)值就反映出機(jī)器的運(yùn)行位置。
在包裝過(guò)程中，推瓶桿推出一組瓶子完成一個(gè)包裝，在推瓶桿經(jīng)過(guò)處安裝一個(gè)檢測(cè)開關(guān)B1，利用B1對(duì)MT復(fù)位，MT的數(shù)值周期性變化，MT中的數(shù)據(jù)就反映出包裝周期內(nèi)的位置數(shù)據(jù)。在每一個(gè)包裝周期內(nèi)，取紙板、放紙板、送切膜、分瓶等，同MT有一一對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)關(guān)系，根據(jù)一一對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)對(duì)機(jī)器的每一個(gè)動(dòng)作進(jìn)行控制。
3. 取紙板（托盤）的控制
取紙板的原理是通過(guò)高速氣流產(chǎn)生微真空（真空發(fā)生器），進(jìn)行吸紙板。如果產(chǎn)品通過(guò)，B2檢測(cè)到信號(hào)，根據(jù)MT中的數(shù)據(jù)，判斷吸盤到達(dá)放紙板處，開電磁閥Y1產(chǎn)生真空吸紙板，根據(jù)MT中的數(shù)據(jù)，判斷到達(dá)釋放紙板的位置，關(guān)電磁閥Y1，開電磁閥Y2破壞真空，釋放紙板，其控制時(shí)序圖如圖3所示。

圖3 取紙板控制時(shí)序圖
4. 分瓶電機(jī)的控制
4.1分瓶原理
在熱收縮膜包裝機(jī)中，包裝段的瓶傳送通過(guò)主驅(qū)動(dòng)電機(jī)傳送，分瓶是將排列緊密的瓶子分成3x3或其它組合的瓶子組。其分瓶原理如圖4所示，兩個(gè)分瓶電機(jī)的傳送鏈上，分別裝有等距離的兩組擋瓶爪，兩個(gè)電機(jī)快慢交替運(yùn)行，將排列整齊的瓶子成3x3瓶組，通過(guò)主驅(qū)動(dòng)電機(jī)傳送到下一個(gè)工位。

圖4 分瓶原理示意圖
4.2分瓶電機(jī)的控制
從分瓶的原理可以看出，分瓶電機(jī)M2、M3有規(guī)律交替快慢運(yùn)行。熱縮膜包裝機(jī)的伺服系統(tǒng)采用SEW伺服控制器和伺服電機(jī)，SEW伺服控制器的特點(diǎn)是可編程運(yùn)行，按照編程曲線運(yùn)行，通過(guò)伺服系統(tǒng)總線傳輸同步運(yùn)行信號(hào)，圖5為分瓶電機(jī)M2、M3的運(yùn)行曲線，推瓶電機(jī)的脈沖數(shù)作為時(shí)間軸，進(jìn)行主從同步運(yùn)行，在一個(gè)推瓶周期內(nèi)，完成一次分瓶過(guò)程。
分瓶電機(jī)M2、M3的是按照自身的運(yùn)動(dòng)線與推瓶電機(jī)同步運(yùn)行，是推瓶電機(jī)的從機(jī)，隨推瓶電機(jī)運(yùn)行而運(yùn)行。由于包裝工藝的要求，分瓶電機(jī)M2、M3不能于推瓶電機(jī)M6同時(shí)啟動(dòng)，只有在推瓶電機(jī)M6啟動(dòng)后，在特定的位置（通過(guò) TM的數(shù)據(jù)判斷）啟動(dòng)，停機(jī)時(shí)，運(yùn)行完一個(gè)分瓶周期才能停止。只有這樣，停機(jī)后才能停在同步初始位上，保證下次啟動(dòng)的同步性，分出的3X3瓶組通過(guò)推瓶桿傳輸?shù)较乱粋€(gè)工位。

圖5 分瓶電機(jī)M2、M3運(yùn)行曲線圖
5. 送切膜電機(jī)的控制
5.1送切膜電機(jī)的運(yùn)動(dòng)曲線

圖6 送切膜電機(jī)的運(yùn)行曲線
根據(jù)包裝工藝的要求，送切膜電機(jī)的運(yùn)行曲線如圖6所示，OA
段為托盤下壓膜的長(zhǎng)度，OA’為3x3瓶子移動(dòng)OA長(zhǎng)推瓶桿電機(jī)運(yùn)行的脈沖數(shù)，AB段為裹膜和托盤后半部壓膜的長(zhǎng)度，AB段運(yùn)行過(guò)程中，送膜速度比較快，保證導(dǎo)膜桿順利的把膜裹在包裝產(chǎn)品上。BC段為膜切斷后，將膜送到膜出口的長(zhǎng)度，確保下次膜順利導(dǎo)出。送切膜電機(jī)作為推瓶電機(jī)的從機(jī)同步運(yùn)行，推瓶電機(jī)的脈沖數(shù)是送切膜電機(jī)運(yùn)行曲線的時(shí)間軸，OC’為一個(gè)送膜周期數(shù)，O點(diǎn)由PLC根據(jù)MT中的值確定，A’是高速送膜的起點(diǎn)，B’是高速送膜的終點(diǎn)，C’是送一個(gè)膜長(zhǎng)的終點(diǎn)。推瓶電機(jī)和送膜電機(jī)以主從關(guān)系運(yùn)行，在一個(gè)送膜周期內(nèi)，推瓶電機(jī)停，送膜電機(jī)跟隨推瓶電機(jī)停，推瓶電機(jī)開，送膜電機(jī)跟隨推瓶電機(jī)開。
5.2送切膜電機(jī)的控制
送切膜電機(jī)的控制包括送膜、切刀定位、切刀離合、切刀制動(dòng)、

圖7 送切膜控制時(shí)序圖
卷膜制動(dòng)等動(dòng)作，這些動(dòng)作的執(zhí)行，是由設(shè)定數(shù)據(jù)同MT中的數(shù)據(jù)比較進(jìn)行控制。控制時(shí)序圖如圖7所示。B3為產(chǎn)品通過(guò)檢測(cè)信號(hào)，M3為送切膜控制標(biāo)志繼電器， M4為控制通過(guò)PROFIBUS-DP總線傳送給送切膜電機(jī)開機(jī)數(shù)據(jù)，送切膜電機(jī)接到開機(jī)信號(hào)后，以推瓶電機(jī)脈沖數(shù)作為時(shí)間軸，按照自身的運(yùn)行曲線，送一個(gè)包裝膜。Q1、Q2、Q3分別對(duì)切刀定位汽缸、切刀離和器、切刀制動(dòng)器的控制，在切刀離和之前，汽缸抬起，切刀旋轉(zhuǎn)切膜，汽缸釋放、切刀制動(dòng)，完成切膜。Q4膜卷制動(dòng)，其作用是消除膜卷慣性，使膜傳送平穩(wěn)。
5. 結(jié)束語(yǔ)
熱縮膜包裝機(jī)的電氣控制根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)的不同而不同，其控制方式差異比較大，本文論述的僅為其中的一種，簡(jiǎn)略的論述了該包裝機(jī)電氣控制的設(shè)計(jì)和調(diào)試中的認(rèn)識(shí)。為了保護(hù)生產(chǎn)廠商的利益，文中的數(shù)據(jù)作了技術(shù)處理，控制的方式和原理論述是正確的。實(shí)踐證明，該控制方案是成功的，克服了同類包裝機(jī)包裝產(chǎn)量不能連續(xù)可調(diào)的缺點(diǎn)，減少了許多檢測(cè)元件，提高了控制的可靠性。