歐姆龍多軸運動控制器CJ1W－MCH71在高級枕式包裝機的應(yīng)用

隨著自動化程度的提高，枕式包裝機的功能和操作性得到提高和改進，目前國內(nèi)許多低端枕式包裝機功能簡單，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的先進理念后，國內(nèi)的輕工機械廠家根據(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。

系統(tǒng)工藝簡介
工藝原理圖
軸1（送料）:送料軸通過速度控制進行送料，檢測到傳感器1后判斷是否有包裝請求，有的話繼續(xù)進給，沒有則停止等待;
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，從而能對機械滑差進行補償;
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;
軸4:飛剪端封軸跟隨主軸運行，以凸輪同步方式進行同步控制，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:






圖1 具體工藝流程圖

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:200pcs/min。
控制難點
如果因為機器滑差或者張力調(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行色標(biāo)追蹤;
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;
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。

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。
送模軸通過速度控制進給包裝膜，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)長度進行比較，如果有偏差的話，就在下一包進行調(diào)整;
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)處進行檢測，如果沒有異物，則端封軸恢復(fù)端封;
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)處進行檢測，如果沒有空包，則端封軸恢復(fù)端封。

配置與部分程序說明
配置說明
控制器:CJ1G-CPU45H＋CJ1W-MCH71＋TC003;
驅(qū)動器:3×88D-WN04H-ML2+1×88D-WT04H（FNY－NS115）;
電機:4×R88M-W0430H-S1;
通訊電纜:4×NY-W6003-A5;
終端電阻:FNY-W6022;
觸摸屏:NS5-SQ00-V2。
部分程序說明
軸2送模:軸2在送模時，每次必須檢測色標(biāo)傳感器2進行膜長比較，如果有偏差的話就要進行位移量的疊加（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行修改，增強程序擴展性;
具體時序圖如圖2所示:






圖2 具體時序圖

軸2送模部分程序如下:
ADDAX [J02][J32]
//將虛軸J32的位移量疊加到J02
SPEED [J02] T0
//J02進行速度控制
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
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進行同步運動，如圖3所示:





圖3 軸4跟隨軸2同步運動圖

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)處進行檢測，如果沒有異物，則端封軸恢復(fù)端封，如圖4所示:





圖4 軸4運動控制時序圖

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

結(jié)語
經(jīng)過現(xiàn)場測試后，當(dāng)系統(tǒng)采用2把飛剪端封滾刀，系統(tǒng)最大速度可以穩(wěn)定達到200包/分鐘，如果采用單把飛剪端封滾刀，系統(tǒng)最大速度可以穩(wěn)定達到120包/分鐘。