傳統(tǒng)抽紙巾包裝機以往是通過機械控制，配備四套伺服來實現(xiàn)包裝的全過程，然而在使用該方案時，往往存在著很多問題。本文主要介紹了正弦電氣全自動方巾包裝機運動控制方案通過使用15軸電子凸輪曲線控制代替以往的機械凸輪控制，同時通過上位機靈活修改電子凸輪曲線，即可實現(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

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

　　l 使用時間長機械存在磨損和打滑，引起誤差;

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

　　l 機械包裝速度存在受限，大包裝速度只能達到60包每分鐘左右。

　　在這種情況下，機械升級改造顯得尤為迫切，為此，正弦電氣全自動方巾包裝機運動控制方案通過使用15軸電子凸輪曲線控制代替以往的機械凸輪控制，顯得更加重要，同時通過上位機靈活修改電子凸輪曲線，即可實現(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，維護成本大大降低。

　　(2)系統(tǒng)控制接線圖與實物圖，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方巾包裝機運動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)難點及分析

　　正弦電氣提供的全自動方巾包裝機運動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)計等應(yīng)用難點做了有針對性的開發(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，采用一個虛擬主軸15個從軸電子凸輪運用。

　　l 工藝曲線規(guī)劃，每個軸動作點和行程記錄，單獨把每個軸曲線設(shè)計出來;

　　l 結(jié)合每個軸電子凸輪曲線，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，針對包裝規(guī)格變化，凸輪曲線動態(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入理料送紙軸，從而避免紙巾撞桿，保證紙巾在每個桿間中間，一個周期折行一個紙巾。

　　(3)拉膜控制程序及探針誤差調(diào)整功能設(shè)計

　　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)定的膜長度;

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

　　l 撕口軸和虛切軸目的：在膜長打虛切線;

　　l 探針功能：通過安裝色標(biāo)傳感器，通過色標(biāo)檢測，獲取實際膜長和設(shè)定膜長，如機械打滑產(chǎn)生偏差，可以進行糾正補償處理。

　　4 解決方案的特點和優(yōu)勢

　　采用正弦電氣開發(fā)的全自動方巾包裝機運動控制解決方案，具有如下應(yīng)用優(yōu)勢：

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

　　l 控制系統(tǒng)強大功能豐富，折行程序算法周期時間1毫秒，可實現(xiàn)包裝速度可達120包每分鐘;

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

　　l 維護方便，機械結(jié)構(gòu)簡單化，無需以往機械凸輪控制，控制簡單化，一建啟動;

　　l 控制算法強大，具備多重保護(防撞.防多包.防膜偏算法) 拉膜控制糾偏與拉膜精確自動補償算法。