PLC的三伺服枕式包装机控制系统的设计.docVIP

基于PLC的三伺服枕式包装机控制系统的设计 第26卷第4期 Vo1.26NO.4 湖北工业大学 JournalofHubeiUniversityofTechnology 2011年O8月 Aug.2011 [文章编号]1003—4684(2011)04—0051—03 基于PLC的三伺服枕式包装机控制系统的设计 龚发云,朱小芹 (湖北工业大学机械工拄学院,湖北武汉430068) [摘要]研究了三伺服枕式包装机的控制系统,以可编程序控制器(PLC)作为控制核心,配合伺服系统,人机界 面,光电检测等先进技术,控制三轴实现同步运转.该包装机包装速度快,精度高,能有效提高包装质量和生产效 率,满足现代商品多样化的需求,具有实际应用价值. [关键词]可编程序控制器;三伺服;枕式包装;控制系统;同步 [中图分类号]TP273[文献标识码]:A 随着市场经济的发展和人民生活水平的提高, 市场上需要有各种相应的包装设备以满足人们的消 费需求,因此,包装机的功能和生产效率都有待提 高.三伺服枕式包装机是一种能自动完成制袋,填 充,封口,切断,成品排除等工序的包装设备,主要应 用于食品,化工,医药等行业.适应的包装物一般为 块状,筒状规则物品和无规则异形物品.采用PLC 控制技术,能有效提高生产率,且包装功能齐备,包 装范围大,适应市场需求. 1工作过程 卷状薄膜经送膜辊,由制袋成型器卷成筒状,并 产生封接边,送料装置的推杆将包装物推人筒状薄 膜内,牵引辊将薄膜夹紧向前推送,至纵封装置时, 对纵缝进行封合,薄膜继续向前供送时,整理带将装 有包装物的筒状薄膜整理整齐,经过横封横切部位 时,横封横切装置完成横封与切断工序,实现块状包 装物料的枕型袋包装,最后由成品输出机构输出[1]. 三个伺服电机分别控制膜,料,刀三个传动轴, 用三台伺服驱动器分别驱动三台伺服电机,可以分 别对三轴的运动进行调节,并实现三轴的配合.包装 机的送膜和送料同步,由色标传感器,接近开关分别 检测送膜和送料的位置.为使横切刀准确地切到色 标位置处,需检测切点信号,实时调速.包装机的工 作循环见图1. 2控制系统的组成 控制系统包括可编程序控制器(PLC),执行元 件(伺服电机,气缸),操作面板(触摸屏,按钮开关, 指示灯和蜂鸣器),检测元件(光电开关,接近开关, 传感器和旋转编码器等)等几部分].主要硬件选 型:伺服系统,Lenze(内置PLC);触摸屏,UG221H— SR4(彩);光电开关,TL46-WL(三色);温度控制 器,E5CZ-Q2;旋转编码器,增量式E6B2一CWZ6C. 1一包装膜;2一送膜轴位置检测;3一拉膜牵引轴;纵封轴; 4～送料轴;5一送料传送链;6一包装物料; 7一整理带;8一横封轴位置检测;9一包装成品; lO一送料轴位置检测;11一横封横切轴 图1包装机的工作循环图 2.1PLC 具有可靠连锁控制特点,自动循环扫描各个输 入和输出点的当前状态,并根据梯形图程序所确定 的逻辑关系更新输出点的状态,通过控制伺服电机 [收稿日期]2011—03—16 [作者简介]龚发云(1964一),男,湖北武汉人,湖北工业大学教授,研究方向为包装机械 52湖北工业大学2011年第4期 运动和气缸动作,完成从膜,料输送到产品输出全过 程的自动控制.可实现包装机快速与精准的传动定 位(如横切,电子凸轮和纠偏等);以及精确的过程控 制(如温度,压力等PID调节). 2.2伺服系统 伺服系统稳定性好,响应快,闭环控制,精度高. 交流伺服电动机运行平稳,在额定转速以内,输出额 定转矩;在额定转速以上,恒功率输出.伺服驱动系 统自带编码器,实时反馈位置信号,位置控制精度 高. 2.3触摸屏 采用人机界面作为操作界面,进行各种参数设 置,状态显示等,完成操作人员与PLC之间的通讯 对话.通过触摸屏对各种参数进行设置,以菜单形式 显示功能切换,数据输入,运行状态等.运用 EV5000软件进行各画面设计,包括功能选择画面, 数据显示画面,参数设置画面等],主要操作画面见 图2,3. 图2运行界面 图3工作模式选择界面 2.4光电开关 检测包装膜上的色标,对色标进行跟踪定位,精 确地追踪到切点的位置,使横封刀能在色标处准确 进行,保证包装成品商标图案完整.封切精度±0.2 mm. 2.5温度控制器 集成了四路PID进行封口的温度控制,根据包 装膜的品种及包装速度的快慢选择适当设置温度, 当温度未达到设定值时,继续加热,包装机不启动; 当温度达到设定值时,停止加热,继续工作,直到低 于设定值时,再进行加热.温度控制精度±3.C.温度 的控制精度直接影响到封口质量,决定着包装质量 的优劣. 3控制原理 传统的包装机通过复杂的机械传动机构,实现 各动作执行部件的同步运转,体积庞大,维修困难