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西门子S7-200 PLC在枕式包装机的应用
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自动包装机械展厅
枕式包装机, 立式包装机, 定量包装秤, 透明膜包装机, 充填包装机械...
前言

• 近年来,我国食品包装技术得到了快速发展。在引进国外包装机械的基础上,国内机械制造厂商通过消化吸收,发展创新,使我国的包装机械制造水平有了很大的提高。

• 按包装机的机械结构来划分,食品包装机械可以分为立式包装机与枕式包装机。顾名思义,立式包装机是从上到下的包装过程,包装的食品类型一般为颗粒,粉末,液体,例如日常生活中的食盐、牛奶等;枕式包装机是平面包装的,包装的食品类型一般为块状的,例如方便面,冰糕,蛋糕等。请参见下图:

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立式包装机 枕式包装机

本文主要基于枕式包装机进行说明。

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系统原理图(经济型枕式包装机)

机械结构(枕式包装机)

主要由拨叉、膜辊、色标传感器、切刀以及横封和纵封构成:

1. 拨叉安装在传输带上主要起传输、分离包装物的作用
2. 膜辊起送膜的作用
3. 色标传感器检测薄膜上的色标信号
4. 切刀把包装后的包装物切割成包装袋,由于切刀上有加热装置,切刀兼有横封的作用
5. 另外该机械还包括纵封部分,把侧面的薄膜粘合起来

系统要求:

• 膜辊直径:66.88mm
• 切刀直径:120.00mm
• 切刀电机传动比:9:1
• 膜电机传动比:9:1
• 切刀旋转轴外接编码器360 线
• 包装规格:袋长(50-500)mm
• 包装速度:150 袋/分钟
• 切割精度:小于等于2.00mm
• 切刀电机功率:700W
• 进膜电机功率:700W

设计依据:

• 利用PLC 高速脉冲输出通道发送的脉冲信号,实现对伺服驱动器的位置及速度控制
• 利用PLC 的高速计数通道实现外接编码器的位置反馈
• 以切刀轴作为主轴,进膜轴作为从动轴进行控制
• 利用色标传感器进行位置检测,PLC 经过位置判断,做简单的位置闭环控制
• 推导设计

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计算方法:

• 计算最大脉冲输出能否满足要求
Rev =4096 units/rev
C =D xπ
=66.88 x 3.14159265
=210mm
Vmax =Lmax x PVmax
=500 x 70
=35000 mm/min
Pmax =Vmax / C x Z x Rev / 60
=35000 / 210 x 9 x 4096 /60
=102400
Precision =C / Z / Rev
=0,0057 mm/unit
推导结论: 精度2mm 〉Precision x 10 满足条件
PLC 最大输出频率为100KHZ, 近似满足条件

软件设计依据(一)补偿方法:

• 由于计算过程比较麻烦,这里不作详细说明。总之不同包装速度决定了不同的脉冲输出频率,把每次色标检测到的实际位置与理论位置进行对比,按实际位置与理论位置之差进行补偿,补偿按着位置差的千分之二进行。

• 实际的位置值是根据外接的编码器来实现的,在每次检测到色标的时候,记录实际值。每包装一包切刀旋转一周,编码器记录为0-360 度,一个周期后自动清零。

软件设计依据(二)象限判断:

• 由于此包装机属于经济型配置,伺服没有位置闭环控制,没有寻参功能。有鉴于此,软件中添加了示教功能:即在进行彩膜包装时,如果更换新的包装规格,要进行示教,把第一个色标检测的位置值记录下来,作为后面包装过程中色标检测的判断依据(理论位置)。

• 在包装过程中每次色标检测的位置与理论位置的差值进行判断,如果差值大于180度,送膜电机进行追踪补偿,否则,送膜电机减速,进行延迟补偿。

• 由于示教时色标位置值(理论位置)是随机的,可以在0-360 度的任意象限。因为要进行差值计算,涉及了正向追踪还是延迟补偿的问题,所以要根据具体情况采用不同的计算公式

• 这里采用第一象限为例做简单介绍:

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如果 0如果 0则 Delta_A=Act-T
如果 180变量名称 表示符号 单位
示教位置 T 度
实际位置 Act 度
差值 Delta_A 度

本包装机为枕式包装机经济型配置方案,不但可以进行定长包装,还可以进行色标包装,切割精度足够满足目前大多数食品加工厂家的要求,得到了广泛的使用。在激烈的市场竞争中,节约成本是很多制造商的选择。

另外,在高端的包装机方面,目前大多采用伺服控制器闭环控制。例如西门子SIMOTION 系统:通过运动控制器,不但可以直接利用系统的电子齿轮,电子凸轮等工艺模块进行控制,而且还具有叠加轴,虚轴等功能,系统的动态性能更高,定位精度更准确。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (3/8/2008)
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