匯川技術在數(shù)控高速立式月餅機上系統(tǒng)解決方案

      前言       月餅是漢族人民喜愛的傳統(tǒng)節(jié)日特色食品，月圓餅也圓，又是合家分吃，象征著團圓和睦，在中秋節(jié)這一天是必食之品。古代月餅被作為祭品于中秋節(jié)所食。據(jù)說中秋節(jié)吃月餅的習俗于唐朝開始。北宋之時，該種餅被稱為“宮餅”，在宮廷內(nèi)流行，但也流傳到民間，當時俗稱“小餅”和“月團”。發(fā)展至明朝則成為全民共同的飲食習俗。時至今日，品種更加繁多，風味因地各異。其中京式、蘇式、廣式、潮式等月餅廣為我國南北各地的人們所喜食。

圖1月餅

      以前月餅的生產(chǎn)主要靠手工制作、效率低和產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊；目前人力成本逐年升高，食品安全的要求越來越高，機器代替手工成為了一種不可阻擋的趨勢，因此數(shù)控高速立式月餅機應運而生。       數(shù)控高速立式月餅機介紹       數(shù)控立式高速月餅機集三個單機（包餡機、成型機、排列機）上、中、下、立式緊湊排列為一體，無需傳輸帶裝置。

圖2數(shù)控高速立式月餅機

      1.包餡機包括皮子系統(tǒng)和餡子系統(tǒng)。皮子和餡子電機通過減速比為60的減速機帶動雙螺桿轉(zhuǎn)動，從而擠出皮子和餡子。

圖3 皮子系統(tǒng)、餡子系統(tǒng)

      為了保證月餅重量、體積均勻，要求擠出雙螺桿速度波動小。MD380為匯川高性能矢量變頻器，在開環(huán)矢量控制方式下，可以獲得優(yōu)異的控制性能，其穩(wěn)速精度可達0.5%，滿足皮子和餡子擠出的要求。 2.成型機包括切刀系統(tǒng)和模印系統(tǒng)。切刀電機通過減速比為20減速機帶動曲軸連桿，使切刀做開合運動。切刀每次開合，在軸承底部安裝的接近開關便感應一次。 月餅機生產(chǎn)要求為60個/分，故接近開關感應60次/分。 月餅機生產(chǎn)工藝要求切刀要實現(xiàn)以下幾個位置的定位： （1）切刀回零（切刀開口張開最大） （2）切刀閉合（切刀開口完全閉合） 切刀功能豐富，具有點動、微動、切刀回零、重大產(chǎn)品等功能。

圖4 切刀系統(tǒng)

      模印系統(tǒng)為數(shù)控高速立式月餅機的關鍵部件，模印系統(tǒng)的運動可分解為：

圖5 模印系統(tǒng)

圖6 模印系統(tǒng)運動流程圖

      排列機可以進行兩種運動，分別為整齊排列和交錯排列，并且適應四頭的月餅機。       排列機功能靈活，在排列過程中，如果發(fā)現(xiàn)位置有偏差，可以在線進行修正。

圖7排列機

圖8排列機運動流程圖 圖9月餅排列圖案

數(shù)控高速立式月餅機匯川解決方案 1、系統(tǒng)配置

圖10系統(tǒng)配置圖

2、PLC端子定義

3、切刀定位 切刀采用變頻器控制，但是要求定位，故切刀的準確定位為本方案的難點之一。

圖12切刀運動軌跡

圖13切刀PLC程序

圖14切刀觸摸屏畫面

      當切刀回零或重大產(chǎn)品功能有效時，切刀首先以正常運行速度運行，到達X6下降沿時，切換到“回歸速度”運行“回零高速距離”后，再切換到爬行速度運行，到達X6的上升沿后，根據(jù)定位角度需要延時運行一段時間。 4、特色功能——在線修正排列機位置偏差

圖15在線修正排列機位置偏差

      排列機在確定起點位置時，有可能最初確定的起點位置有偏差，需要在運行時進行修正，匯川PLC控制程序具備這個功能。 6、特色功能——托盤自適應切刀動作

圖16月餅機（左）湯圓機（右）

      月餅機的模印裝置更換成湯圓機的搓圓裝置，就可以生產(chǎn)湯圓了。       生產(chǎn)湯圓時，排列機跟隨著切刀動作，當切刀停止，排列機亦停止。但是當切刀動作快于排列機時，當按下“停止”開關，兩者同時停止，則搓圓裝置內(nèi)存留的湯圓則會堆積在排列機的同一位置。

圖16托盤自適應切刀動作PLC程序

      分別記錄切刀動作次數(shù)、排列機動作次數(shù)，當按下“停止”開關后，求取切刀和排列機動作的差值，然后讓排列機按照一定的規(guī)律繼續(xù)走完少走的位置。

客戶原先方案 原系統(tǒng)包括皮子、餡子和切刀等全套均采用三菱伺服驅(qū)動，成本極高； 模印系統(tǒng)和排列系統(tǒng)均跟隨切刀動作，模印系統(tǒng)和排列系統(tǒng)在時序上的匹配調(diào)試麻煩； 在線修正排列機位置偏差時，排列機易出現(xiàn)崩潰； 當切刀快于排列機動作時，按下“停止”開關，湯圓出現(xiàn)堆積現(xiàn)象。

匯川方案優(yōu)勢 （1） 皮子、餡子和切刀采用變頻器驅(qū)動，滿足應用要求且大大降低成本； （2） 模印系統(tǒng)跟隨切刀動作，排列系統(tǒng)跟隨模印動作，從而形成切刀動作——>模印動作——>排列動作的鏈式關系，調(diào)試方便，易用性上得到大大提升； （3） 當排列機位置有偏差時，可以在運行過程中在線修正位置偏差； （4） 當切刀動作快于排列機動作時，排列機自適應切刀動作，避免停機時產(chǎn)生湯圓堆積現(xiàn)象； （5） 系統(tǒng)集成，全系列匯川產(chǎn)品兼容性好，故障率降低。

參考文獻 H2U系列可編程序邏輯控制器用戶手冊 H1U/H2U系列可編程控制器指令及編程手冊 V2.0 IS500伺服驅(qū)動器用戶手冊V1.3 MD380矢量型變頻器用戶手冊V2.0