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枕式包裝機是一種廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥等包裝行業(yè)的包裝機械。傳統(tǒng)的枕式包裝機主要采用差動齒輪箱結(jié)構(gòu)，具有運行穩(wěn)定的優(yōu)點，但存在噪音大、易損壞機械、包裝精度調(diào)整麻煩的缺點。隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展，可編程控制器技術(shù)日益成熟和廣泛應(yīng)用。包裝機主機系統(tǒng)采用可編程控制器作為控制系統(tǒng)的核心，可以使包裝速度快、定位準(zhǔn)確，系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠，滿足現(xiàn)在包裝發(fā)展的要求。
1系統(tǒng)概述
1.1系統(tǒng)組成
枕式包裝機完成成型、定位、包裝和封口功能，主要包括以下系統(tǒng)部分(2):
(1)封切系統(tǒng):枕式包裝機的封切系統(tǒng)由橫封(上下)和豎封(左右)兩部分組成，其作用是橫封和豎封包裝。
(2)加熱系統(tǒng):系統(tǒng)需要加熱控制橫向封刀和縱向封刀的溫度，采用臺達(dá)溫度計采集控制封刀的溫度。
(3)變頻調(diào)速系統(tǒng):變頻器驅(qū)動橫切刀達(dá)到封切的目的，其速度決定了包裝機的包裝速度。
(4)縱向封口送料系統(tǒng):縱向封口送料系統(tǒng)由伺服驅(qū)動，與橫切送料系統(tǒng)配合，根據(jù)包裝膜的袋長等技術(shù)指標(biāo)，滿足精準(zhǔn)送膜和封口切割(橫切到包裝膜的彩標(biāo)位置)的要求。
(5)電氣控制系統(tǒng):采用單相220V/50HZ電源，上位機電氣系統(tǒng)主要由PLC、變頻器、伺服系統(tǒng)和人機界面組成。橫向密封刀軸上安裝有接近開關(guān)，位置為橫切點；在送膜軸上安裝一個光電開關(guān)(當(dāng)包裝膜上的黑色光標(biāo)通過時工作)；縱向封口送料系統(tǒng)主軸上安裝360線編碼器，對袋長進(jìn)行計數(shù)(通過PLC高速計數(shù)實現(xiàn))。
1.2電氣控制原理。
設(shè)置圖片對應(yīng)的袋長(包裝膜兩個光標(biāo)之間的距離)，袋長設(shè)置也可以通過啟動系統(tǒng)自動測量袋長來實現(xiàn)。當(dāng)按下自動袋長測量按鈕時，伺服系統(tǒng)以固定速度啟動，驅(qū)動縱向密封系統(tǒng)進(jìn)給。當(dāng)光電開關(guān)檢測到包裝膜的第一個光標(biāo)時，開始計數(shù)長度，下一個光標(biāo)到達(dá)時停止計數(shù)長度，并在人機界面上顯示計算出的長度。當(dāng)按下存儲按鈕時，長度將作為當(dāng)前密封和切割過程中包裝薄膜的長度發(fā)送給可編程控制器，如圖1所示。

系統(tǒng)采用PLC通訊采集變頻器的命令頻率f和輸出頻率，并計算這兩個頻率的平均值(以避免采集單個輸出頻率時的延時)作為變頻器的當(dāng)前頻率。通過計算電機的當(dāng)前運行速度v，可以根據(jù)機械結(jié)構(gòu)的傳動比計算出橫切刀的當(dāng)前轉(zhuǎn)速R(r/min)，作為進(jìn)膜速度的依據(jù)。
2.控制系統(tǒng)設(shè)計
2.1控制框圖

系統(tǒng)控制部分采用PLC，集成了臺達(dá)人機界面、伺服、變頻器等。實現(xiàn)包裝機的送料和精確包裝。系統(tǒng)的控制部分如框圖2所示。其中，PLC是整個系統(tǒng)的核心，處理信號和數(shù)據(jù)，其性能決定了整個系統(tǒng)的質(zhì)量。系統(tǒng)中選擇了德爾塔DVP-20EH。該型號有三個AB相高速計數(shù)(兩個單相帶寬200K)和兩個高速脈沖輸出(帶寬200K)。它具有強大的浮點運算功能和豐富的外圍指令集。
人機界面用于輸入?yún)?shù)和發(fā)出控制命令。系統(tǒng)選用DOP-A57GSTD，16灰度顯示，高速硬件結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)線上線下模擬，為用戶呈現(xiàn)真正易用可編程的輸入界面。
編碼器用于提供位置反饋信號，由變頻器(DeltaAFD-015S23)、伺服系統(tǒng)(750W伺服控制器)和PLC組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。
2.2.功能實現(xiàn)
2.2.1自動橫切位置對齊
通過點動(分別進(jìn)給橫切刀和縱封)在包裝膜光標(biāo)位置切割橫切刀，然后按下示教模式的啟動按鈕，伺服系統(tǒng)以固定速度啟動，驅(qū)動縱封系統(tǒng)進(jìn)給；同時PLC開始計數(shù)長度。運行到光標(biāo)位置時，伺服送膜停止，當(dāng)前長度計數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)送到人機界面當(dāng)前頁面。當(dāng)按下相對位置存儲時，可編程邏輯控制器在當(dāng)前相對位置進(jìn)行包裝，如圖3所示。

2.2.2手動橫切位置對齊
手動操作時，可在人機界面上直接輸入相對位置，操作時，可通過操作畫面中的左移和右移數(shù)字輸入按鈕直接調(diào)整刀具位置。如圖4所示。
2.2.3密封和切割跟蹤功能
設(shè)備運行時，橫切刀每運行一周，切點接近開關(guān)就在PLC外部中斷。采集當(dāng)前編碼器計數(shù)值，并與PIC中存儲的相對位置進(jìn)行比較，根據(jù)差值計算出PLC發(fā)出命令脈沖的頻率。
2.2.4其他功能
啟動、停止、送料點動、切刀點動、整機點動等功能?？梢酝ㄟ^面板或人機界面來實現(xiàn)。運行時可檢測當(dāng)前運行速度，記錄處理量，實現(xiàn)清零。
2.3plci/o點分布見圖5。

3結(jié)束語
該系統(tǒng)能夠滿足用戶在各種情況下的操作需求，解決了傳統(tǒng)機械設(shè)備的一些缺點，運行穩(wěn)定，封切準(zhǔn)確，操作簡單，具有良好的市場推廣價值。

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