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枕式包裝機(jī)是一種廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥等包裝行業(yè)的包裝機(jī)械。傳統(tǒng)的枕式包裝機(jī)主要采用差動(dòng)齒輪箱結(jié)構(gòu)，具有運(yùn)行穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，但存在噪音大、易損壞機(jī)械、包裝精度調(diào)整麻煩的缺點(diǎn)。隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)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(jī)主機(jī)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(jī)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(jī)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(tái)達(dá)溫度計(jì)采集控制封刀的溫度。
(3)變頻調(diào)速系統(tǒng):變頻器驅(qū)動(dòng)橫切刀達(dá)到封切的目的，其速度決定了包裝機(jī)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(dòng)，與橫切送料系統(tǒng)配合，根據(jù)包裝膜的袋長(zhǎng)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(jī)電氣系統(tǒng)主要由PLC、變頻器、伺服系統(tǒng)和人機(jī)界面組成。橫向密封刀軸上安裝有接近開(kāi)關(guān)，位置為橫切點(diǎn)；在送膜軸上安裝一個(gè)光電開(kāi)關(guān)(當(dāng)包裝膜上的黑色光標(biāo)通過(guò)時(shí)工作)；縱向封口送料系統(tǒng)主軸上安裝360線編碼器，對(duì)袋長(zhǎng)進(jìn)行計(jì)數(shù)(通過(guò)PLC高速計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn))。
1.2電氣控制原理。
設(shè)置圖片對(duì)應(yīng)的袋長(zhǎng)(包裝膜兩個(gè)光標(biāo)之間的距離)，袋長(zhǎng)設(shè)置也可以通過(guò)啟動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)量袋長(zhǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)按下自動(dòng)袋長(zhǎng)測(cè)量按鈕時(shí)，伺服系統(tǒng)以固定速度啟動(dòng)，驅(qū)動(dòng)縱向密封系統(tǒng)進(jìn)給。當(dāng)光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)到包裝膜的第一個(gè)光標(biāo)時(shí)，開(kāi)始計(jì)數(shù)長(zhǎng)度，下一個(gè)光標(biāo)到達(dá)時(shí)停止計(jì)數(shù)長(zhǎng)度，并在人機(jī)界面上顯示計(jì)算出的長(zhǎng)度。當(dāng)按下存儲(chǔ)按鈕時(shí)，長(zhǎng)度將作為當(dāng)前密封和切割過(guò)程中包裝薄膜的長(zhǎng)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(jì)算這兩個(gè)頻率的平均值(以避免采集單個(gè)輸出頻率時(shí)的延時(shí))作為變頻器的當(dāng)前頻率。通過(guò)計(jì)算電機(jī)的當(dāng)前運(yùn)行速度v，可以根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)比計(jì)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(jì)
2.1控制框圖

系統(tǒng)控制部分采用PLC，集成了臺(tái)達(dá)人機(jī)界面、伺服、變頻器等。實(shí)現(xiàn)包裝機(jī)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(gè)系統(tǒng)的核心，處理信號(hào)和數(shù)據(jù)，其性能決定了整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量。系統(tǒng)中選擇了德?tīng)査﨑VP-20EH。該型號(hào)有三個(gè)AB相高速計(jì)數(shù)(兩個(gè)單相帶寬200K)和兩個(gè)高速脈沖輸出(帶寬200K)。它具有強(qiáng)大的浮點(diǎn)運(yùn)算功能和豐富的外圍指令集。
人機(jī)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(shí)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(hào)，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(shí)現(xiàn)
2.2.1自動(dòng)橫切位置對(duì)齊
通過(guò)點(diǎn)動(dòng)(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(dòng)按鈕，伺服系統(tǒng)以固定速度啟動(dòng)，驅(qū)動(dòng)縱封系統(tǒng)進(jìn)給；同時(shí)PLC開(kāi)始計(jì)數(shù)長(zhǎng)度。運(yùn)行到光標(biāo)位置時(shí)，伺服送膜停止，當(dāng)前長(zhǎng)度計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)送到人機(jī)界面當(dāng)前頁(yè)面。當(dāng)按下相對(duì)位置存儲(chǔ)時(shí)，可編程邏輯控制器在當(dāng)前相對(duì)位置進(jìn)行包裝，如圖3所示。

2.2.2手動(dòng)橫切位置對(duì)齊
手動(dòng)操作時(shí)，可在人機(jī)界面上直接輸入相對(duì)位置，操作時(shí)，可通過(guò)操作畫(huà)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(yùn)行時(shí)，橫切刀每運(yùn)行一周，切點(diǎn)接近開(kāi)關(guān)就在PLC外部中斷。采集當(dāng)前編碼器計(jì)數(shù)值，并與PIC中存儲(chǔ)的相對(duì)位置進(jìn)行比較，根據(jù)差值計(jì)算出PLC發(fā)出命令脈沖的頻率。
2.2.4其他功能
啟動(dòng)、停止、送料點(diǎn)動(dòng)、切刀點(diǎn)動(dòng)、整機(jī)點(diǎn)動(dòng)等功能?？梢酝ㄟ^(guò)面板或人機(jī)界面來(lái)實(shí)現(xiàn)。運(yùn)行時(shí)可檢測(cè)當(dāng)前運(yùn)行速度，記錄處理量，實(shí)現(xiàn)清零。
2.3plci/o點(diǎn)分布見(jiàn)圖5。

3結(jié)束語(yǔ)
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(jī)械設(shè)備的一些缺點(diǎn)，運(yùn)行穩(wěn)定，封切準(zhǔn)確，操作簡(jiǎn)單，具有良好的市場(chǎng)推廣價(jià)值。

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