摘 要：本文針對目前低端枕式包裝機(jī)的所沒有的飛剪端封、防切、防空包、追蹤色標(biāo)提出有效的解決方案，采用OMRON的CJ1W-MCH71多軸運動控制器進(jìn)行控制，具有重要的實用價值。 關(guān)鍵詞：運動控制器 伺服 Mechatrolink-II總線 凸輪 虛軸 同步 1 引 言 　　隨著自動化程度的提高，枕式包裝機(jī)的功能和操作性得到提高和改進(jìn)，目前國內(nèi)許多低端枕式包裝機(jī)功能簡單，只能簡單代替集體手工操作，且產(chǎn)品功能單一性，存在低水平重復(fù)開發(fā)、低價格拼殺的格局。在借鑒了國外高級枕式包裝機(jī)的先進(jìn)理念后，國內(nèi)的輕工機(jī)械廠家根據(jù)市場的需求，采用OMRON的高級運動控制器CJ1W-MCH71推出了高性能的國產(chǎn)包裝機(jī)。 2 系統(tǒng)工藝簡介 　　2.1工藝原理圖 　　（1）軸1（送料）： 送料軸通過速度控制進(jìn)行送料，檢測到傳感器1后判斷是否有包裝請求，有的話繼續(xù)進(jìn)給，沒有則停止等待; 　　（2）軸2（送模）：送模軸為系統(tǒng)主軸，以速度控制方式送出包裝膜，每次送模時通過色標(biāo)傳感器2作為檢測每個膜長的觸發(fā)信號，通過編碼器采集實際膜長，從而能對機(jī)械滑差進(jìn)行補償; 　　（3） 軸3：張力控制軸跟隨主軸運行，并可以實時調(diào)節(jié)同步速度比，從而控制包裝膜張力; 　　（4）軸4：飛剪端封軸跟隨主軸運行，以凸輪同步方式進(jìn)行同步控制，并且可以根據(jù)包裝袋長度實時調(diào)節(jié)凸輪速度比。 　　具體工藝流程圖如圖1所示。 [align=center] 圖1 具體工藝流程圖[/align] 　　2.2設(shè)計要求 　　包裝袋寬度：10-300mm; 　　包裝袋長度：40-410mm; 　　包裝袋高度：1-900mm; 　　包裝速度： 70pcs/min。 　　2.3控制難點 　　（1）如果因為機(jī)器滑差或者張力調(diào)節(jié)適調(diào)導(dǎo)致的包裝膜錯位，從而導(dǎo)致在端封軸沒有在色標(biāo)處端封，必須能夠有自檢能力進(jìn)行色標(biāo)追蹤; 　　（2）如果包裝物在包裝袋有滑動，必須檢測出,從而防止誤切，直到物料在包裝袋端封位置中; 　　（3）如果包裝袋中沒有包裝物，必須檢測出，從而防止空切，直到物料在包裝袋端封位置中。 3 歐姆龍解決方案 　　采用OMRON公司30軸高功能運動控制CJ1W-MCH71，通過Mechatrolink-II（以下簡稱ML2）高速（10Mbps）同步控制總線控制4軸。 　　（1）送模軸通過速度控制進(jìn)給包裝膜，在每送一張膜時，通過sensor2作為前一次膜長檢測觸發(fā)信號，直接接入到伺服驅(qū)動器高速信號接口，然后通過外部編碼器讀取實際膜長，與存儲的標(biāo)準(zhǔn)長度進(jìn)行比較，如果有偏差的話，就在下一包進(jìn)行調(diào)整; 　　（2）飛剪端封軸完成一次端封準(zhǔn)備切斷時，立刻通過外部傳感器3檢測色標(biāo)處是否有異物，如果有異物，端封軸停止進(jìn)入等待狀態(tài)，送膜軸自動送出一個膜長，直到下一個色標(biāo)處進(jìn)行檢測，如果沒有異物，則端封軸恢復(fù)端封; 　　（3）飛剪端封完成一次端封前準(zhǔn)備切斷時，立刻通過傳感器2、3，檢測當(dāng)前包裝膜中是否為空包，如果為空包，端封軸停止等待進(jìn)入等待狀態(tài)，送膜軸自動送出一個膜長，直到下一個色標(biāo)處進(jìn)行檢測，如果沒有空包，則端封軸恢復(fù)端封。 4 配置與部分程序說明 　　4.1 系統(tǒng)配置 　　配置包括： 　　控制器：CJ1G-CPU45H+CJ1W-MCH71+TC003; 　　驅(qū)動器：3×88D-WN04H-ML2+1×88D-WT04H（FNY-NS115）; 　　電機(jī)： 4×R88M-W0430H-S1; 　　通訊電纜：4×NY-W6003-A5; 　　終端電阻：FNY-W6022; 　　觸摸屏：NS5-SQ00-V2。 　　4.2部分程序說明 　　（1）軸2送模：軸2在送模時，每次必須檢測色標(biāo)傳感器2進(jìn)行膜長比較，如果有偏差的話就要進(jìn)行位移量的疊加（正、負(fù)疊加），那么可以將這個復(fù)雜的運動拆分成2個運動的組合，那么可以使用虛軸功能; 　　虛軸是運動控制器內(nèi)部可以創(chuàng)建的一個假想軸，專門用于位移量疊加計算進(jìn)行使用，由于是理想軸，所以不會出現(xiàn)任何偏差，并且可以自己定義任何軌跡圖，因此，如果沒有偏差的話，軸2就以勻速運動進(jìn)行運動，那么系統(tǒng)運行非常平穩(wěn)，而且主軸的位移量偏差的疊加可以作為一個獨立的程序段，即使膜長和色標(biāo)寬度改變，也只需要對虛軸部分程序段進(jìn)行修改，增強(qiáng)程序擴(kuò)展性; 　　具體時序圖如圖2所示。 [align=center] 圖2 具體時序圖[/align] 　　（2）軸2送模部分程序 　　ADDAX [J02][J32] //將虛軸J32的位移量疊加到J02 　　SPEED [J02] T0 //J02進(jìn)行速度控制 　　LATCH [J02] #ML0000 //等待sensor2觸發(fā)信號捕捉J02當(dāng)前實際膜長并存放 　　//全局變量#ML0000 　　WAIT #SW322A=2 //等待觸發(fā)信號 　　WAIT #SW322A=4 //等待觸發(fā)信號完成 　　#ML0002=#ML0004-#ML0000 //將實際膜長與標(biāo)準(zhǔn)膜長比較，結(jié)果存放到//全局變量#ML0002 　　INC MOVE #ML0002 //虛軸位移修正 　　（3）軸4飛剪端封：軸4滾刀周長固定，如果膜長改變的話，那么滾刀的速度就要改變，以凸輪同步方式跟隨軸2進(jìn)行同步運動，如圖3所示： [align=center] 圖3 軸4跟隨軸2同步運動圖[/align] 　　軸4在完成端封前準(zhǔn)備切斷時，通過檢測傳感器2、3檢測一下包是否為空包，如果為空包，可以根據(jù)用戶自定義停機(jī)或者跳過空包; 　　軸4在完成端封前準(zhǔn)備切斷時，立刻通過外部傳感器3檢測色標(biāo)處是否有異物，如果有異物，端封軸停止進(jìn)入等待狀態(tài)，送膜軸自動送出一個膜長，直到下一個色標(biāo)處進(jìn)行檢測，如果沒有異物，則端封軸恢復(fù)端封，如圖4所示： [align=center] 圖4 軸4運動控制時序圖[/align] 　　（5）軸4部分程序（防切）： 　　IF #IB0B000=1 //如果sensor2檢測到有異物 　　MOVELINK [J04]#DL0000 [J02]10 A0 D10 //軸4減速到停止位 　　MOVELINK [J04]0 [J02]#DL001A A0 D0 //軸4等待 　　MOVELINK [J04]5 [J02]10 A10 D10 //軸4加速到與主軸2線速度同步 　　ENDIF 5 結(jié)束語 　　經(jīng)過現(xiàn)場測試后，系統(tǒng)最大速度可以穩(wěn)定達(dá)到70包/分鐘，這套設(shè)備成功開發(fā)標(biāo)志著包裝機(jī)設(shè)備已經(jīng)從簡單的半機(jī)械化雙變頻升級到全伺服系統(tǒng)。