熱收縮膜包裝機的電氣控制

圖1熱收縮膜包裝機的包裝工藝流程圖
④推瓶是由推瓶桿伺服電機M6完成控制；⑤送切膜是由伺服電機M7及切膜系統完成控制；⑥裹膜是由裹膜伺服電機M8及主驅動伺服電機M4完成控制；⑦熱收縮是由熱縮系統完成控制；⑧包裝產品傳送是由傳送電機M9完成控制。
2.熱縮膜包裝機的系統控制特點
2. 1控制系統的組成
熱縮膜包裝機的控制系統是由PLC和檢測執行元件、人機界面、伺服電機通過PROFIBUS-DP現場總線組成，7臺伺服電機同時接在伺服系統總線上，如圖2所示。PLC通過檢測元件對機器運行情況檢測，控制執行元件的執行，通過PROFIBUS-DP總線對伺服電機運行情況檢測和對伺服電機的控制。
2. 2伺服系統的主從控制
多臺伺服電機的主從運行是同步運行的行之有效的形式之一，本控制系統把推瓶電機M6作為主機，其它伺服電機作為從機跟隨M6

同步運行。送紙板電機M5、導膜桿電機M8同推瓶電機M6勻速運動同步運行。分瓶電機M2、M3，送切膜電機M5，按照自身的運動曲線同推瓶電機M6同步運行。
如圖2所示，雙總線是熱縮膜包裝機控制系統的特點，伺服電機的主從同步運行數據通過伺服驅動器的系統總線傳輸，伺服之間的數據傳送不同過PROFIBUS-DP總線，同步控制不需要PLC控制，伺服同步控制系統在同一個軟件平臺運行，提高了控制速度和控制精度，簡化了PLC軟件編程。PLC同伺服電機、人機界面的數據傳送通過PROFIBUS-DP總線，傳送伺服電機的開關指令、報警數據，主驅動電機的運行位置數據等，在人機界面上可以方便的修改控制系統的參數。
2.3機器運行位置的檢測和包裝周期
在伺服控制中，伺服電機裝有旋轉編碼器，根據旋轉編碼器的反饋信號，伺服控制器對伺服電機進行閉環控制，旋轉編碼器比較經濟的選擇是增量型編碼器，它與電機轉速成正比的頻率產生脈沖，伺服控制器對脈沖計數，以便進行控制。通過PROFIBUS-DP總線，伺服控制器將所計數傳送到PLC（存放在MT中）中，MT的數值就反映出機器的運行位置。
在包裝過程中，推瓶桿推出一組瓶子完成一個包裝，在推瓶桿經過處安裝一個檢測開關B1，利用B1對MT復位，MT的數值周期性變化，MT中的數據就反映出包裝周期內的位置數據。在每一個包裝周期內，取紙板、放紙板、送切膜、分瓶等，同MT有一一對應的數據關系，根據一一對應的數據對機器的每一個動作進行控制。
3. 取紙板（托盤）的控制
取紙板的原理是通過高速氣流產生微真空（真空發生器），進行吸紙板。如果產品通過，B2檢測到信號，根據MT中的數據，判斷吸盤到達放紙板處，開電磁閥Y1產生真空吸紙板，根據MT中的數據，判斷到達釋放紙板的位置，關電磁閥Y1，開電磁閥Y2破壞真空，釋放紙板，其控制時序圖如圖3所示。

圖3 取紙板控制時序圖
4. 分瓶電機的控制
4.1分瓶原理
在熱收縮膜包裝機中，包裝段的瓶傳送通過主驅動電機傳送，分瓶是將排列緊密的瓶子分成3x3或其它組合的瓶子組。其分瓶原理如圖4所示，兩個分瓶電機的傳送鏈上，分別裝有等距離的兩組擋瓶爪，兩個電機快慢交替運行，將排列整齊的瓶子成3x3瓶組，通過主驅動電機傳送到下一個工位。

圖4 分瓶原理示意圖
4.2分瓶電機的控制
從分瓶的原理可以看出，分瓶電機M2、M3有規律交替快慢運行。熱縮膜包裝機的伺服系統采用SEW伺服控制器和伺服電機，SEW伺服控制器的特點是可編程運行，按照編程曲線運行，通過伺服系統總線傳輸同步運行信號，圖5為分瓶電機M2、M3的運行曲線，推瓶電機的脈沖數作為時間軸，進行主從同步運行，在一個推瓶周期內，完成一次分瓶過程。
分瓶電機M2、M3的是按照自身的運動線與推瓶電機同步運行，是推瓶電機的從機，隨推瓶電機運行而運行。由于包裝工藝的要求，分瓶電機M2、M3不能于推瓶電機M6同時啟動，只有在推瓶電機M6啟動后，在特定的位置（通過 TM的數據判斷）啟動，停機時，運行完一個分瓶周期才能停止。只有這樣，停機后才能停在同步初始位上，保證下次啟動的同步性，分出的3X3瓶組通過推瓶桿傳輸到下一個工位。

圖5 分瓶電機M2、M3運行曲線圖
5. 送切膜電機的控制
5.1送切膜電機的運動曲線

圖6 送切膜電機的運行曲線
根據包裝工藝的要求，送切膜電機的運行曲線如圖6所示，OA
段為托盤下壓膜的長度，OA’為3x3瓶子移動OA長推瓶桿電機運行的脈沖數，AB段為裹膜和托盤后半部壓膜的長度，AB段運行過程中，送膜速度比較快，保證導膜桿順利的把膜裹在包裝產品上。BC段為膜切斷后，將膜送到膜出口的長度，確保下次膜順利導出。送切膜電機作為推瓶電機的從機同步運行，推瓶電機的脈沖數是送切膜電機運行曲線的時間軸，OC’為一個送膜周期數，O點由PLC根據MT中的值確定，A’是高速送膜的起點，B’是高速送膜的終點，C’是送一個膜長的終點。推瓶電機和送膜電機以主從關系運行，在一個送膜周期內，推瓶電機停，送膜電機跟隨推瓶電機停，推瓶電機開，送膜電機跟隨推瓶電機開。
5.2送切膜電機的控制
送切膜電機的控制包括送膜、切刀定位、切刀離合、切刀制動、

圖7 送切膜控制時序圖
卷膜制動等動作，這些動作的執行，是由設定數據同MT中的數據比較進行控制。控制時序圖如圖7所示。B3為產品通過檢測信號，M3為送切膜控制標志繼電器， M4為控制通過PROFIBUS-DP總線傳送給送切膜電機開機數據，送切膜電機接到開機信號后，以推瓶電機脈沖數作為時間軸，按照自身的運行曲線，送一個包裝膜。Q1、Q2、Q3分別對切刀定位汽缸、切刀離和器、切刀制動器的控制，在切刀離和之前，汽缸抬起，切刀旋轉切膜，汽缸釋放、切刀制動，完成切膜。Q4膜卷制動，其作用是消除膜卷慣性，使膜傳送平穩。
5. 結束語
熱縮膜包裝機的電氣控制根據機械結構的不同而不同，其控制方式差異比較大，本文論述的僅為其中的一種，簡略的論述了該包裝機電氣控制的設計和調試中的認識。為了保護生產廠商的利益，文中的數據作了技術處理，控制的方式和原理論述是正確的。實踐證明，該控制方案是成功的，克服了同類包裝機包裝產量不能連續可調的缺點，減少了許多檢測元件，提高了控制的可靠性。