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熱收縮薄膜包裝機的應(yīng)用
目前，各種品牌的啤酒爭先涌入市場，而各個啤酒生產(chǎn)廠家為了搶占商機，也在不斷的提高啤酒的質(zhì)量與產(chǎn)量。因此，更新原有舊的啤酒生產(chǎn)設(shè)備已成為啤酒生產(chǎn)廠家必須要考慮的因素。生產(chǎn)啤酒時，從開始的釀造、灌裝、殺菌到最后的貼標(biāo)、包裝，每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都關(guān)系著最后啤酒的產(chǎn)量。自動化程度要求較高使得包裝長久以來都是整個啤酒生產(chǎn)的一個薄弱環(huán)節(jié)。國外的熱收縮薄膜包裝機（以下簡稱膜包機）已經(jīng)能夠很好的完成最后的啤酒包裝，如意大利DYMAC、SMI、OCME，德國的KRONES。由于國外的膜包機價格昂貴，國內(nèi)的許多啤酒生產(chǎn)廠商都改用成本較為低廉的集體手工捆扎或者是簡單的機械手搬移作為啤酒裝箱方式，尤其以集體手工捆扎形式較多。這樣，前幾個環(huán)節(jié)生產(chǎn)出的瓶裝啤酒會大量擁積到最后，使得前幾個生產(chǎn)環(huán)節(jié)常常因最后遲緩的手工捆扎而減慢速度。此外，瓶裝啤酒的偶爾爆裂時常會傷及正在進(jìn)行捆扎操作的工作人員。2002年6月我國在頒布的GB4927－2001啤酒新標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定，全面取締手工捆扎式包裝。在借鑒了國外膜包機的先進(jìn)理念后，國內(nèi)的幾個輕工機械廠家和其他的啤酒生產(chǎn)設(shè)備制造廠家也都根據(jù)市場的需求，陸續(xù)推出了國產(chǎn)的膜包機。
系統(tǒng)的配置與方案
一般的，膜包機可以由主驅(qū)動、進(jìn)瓶、分瓶、送紙板、送切膜和熱通道六個部分組成。按照不同的設(shè)計思想，各個廠家生產(chǎn)的膜包機的機械結(jié)構(gòu)不盡相同，所選擇的可編程控制系統(tǒng)以及伺服控制系統(tǒng)也不一樣。以科時敏公司的膜包機為例，本文將介紹作為控制部分的貝加萊可編程控制（PCC）系統(tǒng)和伺服控制（ACOPOS）系統(tǒng)。
膜包機的硬件機構(gòu)
擁有同步電子齒輪、電子凸輪的伺服控制系統(tǒng)早已經(jīng)取代繁瑣的機械凸輪機構(gòu)，可以比較容易的按照設(shè)計者的要求實現(xiàn)運動對象之間的同步關(guān)系。膜包機的幾個運動機構(gòu)就是使用了伺服電機作為驅(qū)動軸，完成了從進(jìn)瓶、送紙板到送切膜的任務(wù)。使用一臺伺服電機的主驅(qū)動會作為其他幾根軸的同步對象，所有的角度相位關(guān)系也都根據(jù)主驅(qū)動電機而定。
控制系統(tǒng)
使用貝加萊的伺服控制系統(tǒng)完全能夠滿足膜包機所有電機的基本運動控制和它們之間的同步運動控制。集成了包裝過程中的邏輯控制并帶有顯示功能的人機面板PP41，一方面可以通過參數(shù)的輸入給運動控制部分傳達(dá)命令以及運動特征參數(shù)，另一方面可以及時反饋前機器的運行狀況和報警狀態(tài)。
現(xiàn)場總線（CAN BUS）
CAN 總線具有強有力的錯誤檢測能力及差分驅(qū)動功能，在強噪聲十分苛刻的環(huán)境中仍運行良好，因此，在傳媒傳輸和線路設(shè)計方面，CAN 總線可以很容易的適合大多數(shù)應(yīng)用場合[1]。
通過現(xiàn)場總線（CAN BUS），人機面板（PP41）和各個伺服控制器之間的通訊變得十分可靠，尤其為伺服運動控制系統(tǒng)中的在線修改同步特征參數(shù)提供了保證。
基本運動控制
貝加萊的伺服運動控制系統(tǒng)（ACOPOS SERVO）采用了面向?qū)ο笮偷目刂品绞健Ｊ褂酶呒壵Z言（Basic 或者 C），在針對一個伺服控制器創(chuàng)建了一個運動對象（Axis Object）后，就可以利用創(chuàng)建的指針完成對電機不同的運動控制。
Status =ncaction(AxisBUR->Object,ncPOS_MOVE,ncSTART); 程序1
函數(shù) ncaction() 會執(zhí)行所有對伺服電機運動控制的基本操作命令。參數(shù)1是運動控制對象的指針，參數(shù)2是動對象的控制方式，參數(shù)3是正對控制方式的動作行為。如上這個語句的意義是：讓運動對象AxisBUR->Object ，以正方向運動ncPOS_MOVE ，ncSTART啟動。
膜包機的各個電機的單獨調(diào)試與尋參、主驅(qū)動的啟停、以及分瓶電機的配合都會用到基本運動控制。這樣的控制方式目標(biāo)明確，便于控制程序的寫。
同步運動控制
同步運動控制是根據(jù)一定的數(shù)學(xué)模型，一個伺服電機相對于另一個伺服電機要完成一定的運動軌跡所作的控制，也就是通常所說的電子齒輪和電子凸輪的概念。
對于ACOPOS SERVO來說，參與同步的兩臺伺服電機具有主從關(guān)系。膜包機的同步運動控制一般是在位置上的同步。在CAN總線上，主軸會把當(dāng)前的位置信息以一定的微小間隔時間傳送至CAN網(wǎng)絡(luò)上，而參與同步的從軸也會實時的取得這些信息，再實時的根據(jù)數(shù)學(xué)模型計算出當(dāng)前從軸要走到位置，并且運行當(dāng)前的軌跡。
通過數(shù)學(xué)模型，我們可以得到從軸相對于主軸的輪廓關(guān)系（Profiler）。這些輪廓的特征參數(shù)在電機參與同步之前要下載到伺服控制器中。PP41會利用CAN總線完成參數(shù)的下載任務(wù)。ACOPOS SERVO可以一次設(shè)定11組輪廓關(guān)系，使用事件（Event）的方式，使從軸可以在設(shè)定的輪廓關(guān)系組中按照運動的需要方便的跳轉(zhuǎn)。事件的觸發(fā)可以有很多種，可以使用PP41向下發(fā)送4個SIGNAL信息（ncSIGNAL1.2.3.4），也可以是伺服控制器上的2個觸發(fā)信息（ncTRIGGER1.2）。因此，我們可以把主從的輪廓關(guān)系按照一定的要求分解成幾個階段（State），通過階段之間的跳轉(zhuǎn)，可以完成不同階段的同步要求。
程序2這段代碼是一個輪廓關(guān)系中的第一個階段，實現(xiàn)了一個簡單的1:2的主從位置同步。在這個階段主軸在完成10000個unit的同時從軸要走完20000個unit。在完成后有兩個跳轉(zhuǎn)事件，事件1：如果之前有ncSIGNAL1信息發(fā)生，跳轉(zhuǎn)至第2階段；事件2：結(jié)束后沒有前面的事件發(fā)生將繼續(xù)重復(fù)第一個階段的同步軌跡。
系統(tǒng)的配置與方案
一般的，膜包機可以由主驅(qū)動、進(jìn)瓶、分瓶、送紙板、送切膜和熱通道六個部分組成。按照不同的設(shè)計思想，各個廠家生產(chǎn)的膜包機的機械結(jié)構(gòu)不盡相同，所選擇的可編程控制系統(tǒng)以及伺服控制系統(tǒng)也不一樣。以科時敏公司的膜包機為例，本文將介紹作為控制部分的貝加萊可編程控制（PCC）系統(tǒng)和伺服控制（ACOPOS）系統(tǒng)。
膜包機的硬件機構(gòu)
擁有同步電子齒輪、電子凸輪的伺服控制系統(tǒng)早已經(jīng)取代繁瑣的機械凸輪機構(gòu)，可以比較容易的按照設(shè)計者的要求實現(xiàn)運動對象之間的同步關(guān)系。膜包機的幾個運動機構(gòu)就是使用了伺服電機作為驅(qū)動軸，完成了從進(jìn)瓶、送紙板到送切膜的任務(wù)。使用一臺伺服電機的主驅(qū)動會作為其他幾根軸的同步對象，所有的角度相位關(guān)系也都根據(jù)主驅(qū)動電機而定。
控制系統(tǒng)
使用貝加萊的伺服控制系統(tǒng)完全能夠滿足膜包機所有電機的基本運動控制和它們之間的同步運動控制。集成了包裝過程中的邏輯控制并帶有顯示功能的人機面板PP41，一方面可以通過參數(shù)的輸入給運動控制部分傳達(dá)命令以及運動特征參數(shù)，另一方面可以及時反饋前機器的運行狀況和報警狀態(tài)。
現(xiàn)場總線（CAN BUS）
CAN 總線具有強有力的錯誤檢測能力及差分驅(qū)動功能，在強噪聲十分苛刻的環(huán)境中仍運行良好，因此，在傳媒傳輸和線路設(shè)計方面，CAN 總線可以很容易的適合大多數(shù)應(yīng)用場合[1]。
通過現(xiàn)場總線（CAN BUS），人機面板（PP41）和各個伺服控制器之間的通訊變得十分可靠，尤其為伺服運動控制系統(tǒng)中的在線修改同步特征參數(shù)提供了保證。
基本運動控制
貝加萊的伺服運動控制系統(tǒng)（ACOPOS SERVO）采用了面向?qū)ο笮偷目刂品绞健Ｊ褂酶呒壵Z言（Basic 或者 C），在針對一個伺服控制器創(chuàng)建了一個運動對象（Axis Object）后，就可以利用創(chuàng)建的指針完成對電機不同的運動控制。
Status =ncaction(AxisBUR->Object,ncPOS_MOVE,ncSTART); 程序1
函數(shù) ncaction() 會執(zhí)行所有對伺服電機運動控制的基本操作命令。參數(shù)1是運動控制對象的指針，參數(shù)2是動對象的控制方式，參數(shù)3是正對控制方式的動作行為。如上這個語句的意義是：讓運動對象AxisBUR->Object ，以正方向運動ncPOS_MOVE ，ncSTART啟動。
膜包機的各個電機的單獨調(diào)試與尋參、主驅(qū)動的啟停、以及分瓶電機的配合都會用到基本運動控制。這樣的控制方式目標(biāo)明確，便于控制程序的寫。
同步運動控制
同步運動控制是根據(jù)一定的數(shù)學(xué)模型，一個伺服電機相對于另一個伺服電機要完成一定的運動軌跡所作的控制，也就是通常所說的電子齒輪和電子凸輪的概念。
對于ACOPOS SERVO來說，參與同步的兩臺伺服電機具有主從關(guān)系。膜包機的同步運動控制一般是在位置上的同步。在CAN總線上，主軸會把當(dāng)前的位置信息以一定的微小間隔時間傳送至CAN網(wǎng)絡(luò)上，而參與同步的從軸也會實時的取得這些信息，再實時的根據(jù)數(shù)學(xué)模型計算出當(dāng)前從軸要走到位置，并且運行當(dāng)前的軌跡。
通過數(shù)學(xué)模型，我們可以得到從軸相對于主軸的輪廓關(guān)系（Profiler）。這些輪廓的特征參數(shù)在電機參與同步之前要下載到伺服控制器中。PP41會利用CAN總線完成參數(shù)的下載任務(wù)。ACOPOS SERVO可以一次設(shè)定11組輪廓關(guān)系，使用事件（Event）的方式，使從軸可以在設(shè)定的輪廓關(guān)系組中按照運動的需要方便的跳轉(zhuǎn)。事件的觸發(fā)可以有很多種，可以使用PP41向下發(fā)送4個SIGNAL信息（ncSIGNAL1.2.3.4），也可以是伺服控制器上的2個觸發(fā)信息（ncTRIGGER1.2）。因此，我們可以把主從的輪廓關(guān)系按照一定的要求分解成幾個階段（State），通過階段之間的跳轉(zhuǎn)，可以完成不同階段的同步要求。
程序2這段代碼是一個輪廓關(guān)系中的第一個階段，實現(xiàn)了一個簡單的1:2的主從位置同步。在這個階段主軸在完成10000個unit的同時從軸要走完20000個unit。在完成后有兩個跳轉(zhuǎn)事件，事件1：如果之前有ncSIGNAL1信息發(fā)生，跳轉(zhuǎn)至第2階段；事件2：結(jié)束后沒有前面的事件發(fā)生將繼續(xù)重復(fù)第一個階段的同步軌跡。
