隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，給包裝機(jī)行業(yè)帶來(lái)了良好的發(fā)展機(jī)遇，類(lèi)枕式包裝機(jī)在行業(yè)中的應(yīng)用范圍也越來(lái)越寬廣，這些設(shè)備繼承了傳統(tǒng)枕式包裝機(jī)優(yōu)點(diǎn)，并根據(jù)自身特點(diǎn)及需求拓展了很多新功能。本文將介紹禾川Q1運(yùn)動(dòng)控制PAC及X3E EtherCAT總線伺服在類(lèi)枕式包裝機(jī)—— 一次性杯子裝袋機(jī)上的應(yīng)用。
1.前言枕式包裝機(jī)是食品、醫(yī)藥等包裝行業(yè)中應(yīng)用比較廣泛的一種包裝機(jī)械。人們?cè)谌粘５纳钪惺褂玫酱罅康娜粘Ｓ闷泛褪称返陌b大多是枕式包裝機(jī)封裝而成。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，給包裝機(jī)行業(yè)帶來(lái)了良好的發(fā)展機(jī)遇，類(lèi)枕式包裝機(jī)在行業(yè)中的應(yīng)用范圍也越來(lái)越寬廣，這些設(shè)備繼承了傳統(tǒng)枕式包裝機(jī)優(yōu)點(diǎn)，并根據(jù)自身特點(diǎn)及需求拓展了很多新功能。本文將介紹禾川Q1運(yùn)動(dòng)控制PAC及X3E EtherCAT總線伺服在類(lèi)枕式包裝機(jī)—— 一次性杯子裝袋機(jī)上的應(yīng)用。
2.禾川一次性杯子裝袋機(jī)解決方案介紹2.1整機(jī)控制模型整機(jī)控制采用虛主軸帶各工位實(shí)軸的形式保證各工位的同步性要求，并實(shí)現(xiàn)曲柄連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行追剪的運(yùn)動(dòng)控制（圖1）。

圖1 整機(jī)控制模型

2.2系統(tǒng)組成及控制要求一次性杯子裝袋機(jī)主要包括以下幾個(gè)系統(tǒng)部分：i.數(shù)杯系統(tǒng): 系統(tǒng)需要使用高速脈沖輸出控制杯進(jìn)給皮帶,并使用高速計(jì)數(shù)功能保證高速數(shù)杯的準(zhǔn)確性。ii. 推杯系統(tǒng):動(dòng)態(tài)分配來(lái)料,提升來(lái)料異常時(shí)設(shè)備運(yùn)行效率。iii. 上料系統(tǒng):實(shí)時(shí)計(jì)算虛主軸與上杯軸、放膜軸齒輪嚙合位置,調(diào)節(jié)杯與膜相對(duì)位置。iv. 膜輸送系統(tǒng):雙伺服張力調(diào)節(jié),色標(biāo)檢測(cè)及補(bǔ)償。v. 封切系統(tǒng):伺服控制封切刀臺(tái)完成追剪控制。2.3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的控制部分采用了禾川Q1運(yùn)動(dòng)控制器，并整合禾川人機(jī)界面、伺服等來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的數(shù)杯、上料和準(zhǔn)確封裝，系統(tǒng)控制部分如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)拓?fù)鋱D

其中，PAC是整個(gè)系統(tǒng)的核心，進(jìn)行信號(hào)、數(shù)據(jù)以及邏輯控制處理，它的性能決定了整個(gè)系統(tǒng)的品質(zhì)。Q1PAC機(jī)型具有16路高速計(jì)數(shù)及8路高速脈沖輸出（頻寬為200K），具有強(qiáng)大的浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算功能以及豐富的周邊指令集。系統(tǒng)采用禾川X3EB- EtherCAT伺服，其位置環(huán)掃描周期為250us，在同步位置模式下,最小支持250us的同步位置周期,通過(guò)EtherCAT通訊協(xié)議能夠很好的滿足設(shè)備的同步控制需求。

圖3 系統(tǒng)配置

3.功能實(shí)現(xiàn)

i. 如圖4所示,設(shè)備包裝數(shù)量,包裝排數(shù),膜長(zhǎng)等參數(shù)可通過(guò)HMI設(shè)定。通過(guò)程序自動(dòng)計(jì)算各工位自動(dòng)運(yùn)行速度以及伺服電子齒輪、電子凸輪與虛主軸的嚙合位置,產(chǎn)品規(guī)格切換簡(jiǎn)單便捷。

圖4 HMI 主界面

ii.如圖5所示，用戶可自定義配方名，并通過(guò)配方保存、讀取等操作一鍵切換產(chǎn)品規(guī)格。

圖5 HMI 配方界面

iii.高速數(shù)杯，數(shù)杯頻率可大1ms/個(gè)。

iv.放膜伺服1和放膜伺服2通過(guò)HMI設(shè)定參數(shù)調(diào)節(jié)膜張力。
4.Q1控制介紹

圖6 Q1 運(yùn)動(dòng)控制器

i.采用CODESYS自動(dòng)化軟件,支持IL/LD/FBD/ST/SFC 混合編程。

ii. 通過(guò) SoftMotion 實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制的各類(lèi)功能，集高速 EtherCAT 通訊、運(yùn)動(dòng)控制、IO 輸入輸出功能于一體并且支持多種總線通訊（包括 Modbus TCP、CANopen、串口通訊 等）。

iii. CPU 單元自帶高速 IO 輸出，可以實(shí)現(xiàn)8個(gè)脈沖軸控制，最高頻率可以達(dá)到200K。

iv. CPU 單元自帶高速IO輸入，可以完成16路的高速計(jì)數(shù)。
5.X3EB伺服驅(qū)動(dòng)器介紹

X3EB總線型伺服是禾川科技最新推出的EtherCAT總線型伺服，兼具著功能豐富且性價(jià)比高的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)美觀，簡(jiǎn)單易用。

圖7 X3EB-EtherCAT 驅(qū)動(dòng)器家族系列

性能特點(diǎn)如下：

i. 支持EtcherCAT通訊。

ii. 位置環(huán)掃描周期250us，在同步位置模式下, 最小支持250us的同步位置周期。

iii. 1ms內(nèi)同步100個(gè)軸，300個(gè)節(jié)點(diǎn)下120m距離,10ns同步誤差, ±20ns同步抖動(dòng)，保證系統(tǒng)同步要求。

（文/ 浙江禾川科技股份有限公司 陶云）