•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:
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。
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. 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
计算方法:
• 计算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 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,要根据具体情况采用不同的计算公式
• 这里采用象限为例做简单介绍:
如果 0<t<90 度 如果 0<act<180 度 则Delta_A=Act-T
如果 180<act<360
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。
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,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。
问题1:数据块的初始值有什么作用?
用户可以给变量指定实际值,初始值可以与实际值不同。
问题2:数据块的实际值有什么作用?
如果用户在data view 视图下,在菜单命令中执行Edit →initialize datablock,数据块中所有变量的实际值都将被初始值覆盖(用户执行此操作需要格外谨慎,需要确认不再需要数据块中的实际值)。
问题3:数据块如何实现断电保持特性? 问题4:具备断电保持特性的数据块何时会丢失当前值? • Memory RESET 操作(手动开关操作及STEP7 中菜单操作) 注意:Memory RESET操作将删除标志位、S7 定时器和 S7计数器地址区的值,而不管这些区域是否已定义为保持或非保持属性。对于停止/启动(STOP/RUN)操作模式或断电/上电(POWEROFF/ON ),如果标志位、S7 定时器和 S7计数器地址区已定义为保持,则保持它们的数值;否则,这些区域的数值将丢失且被初始化为“0”。 问题5:如何使MMC卡中的数据块与Work memory中的数据块保持一致? 问题6:数据块的“Non-Retain”“Un-linked”属性对于数据块的内存占用有何影响? 内存区域Load memoryWork memory Work memory(Retentive)数据块属性 Non-Retain不勾选(系统默认)是否是Non-Retain勾选是是否Un-linked是否否 以CPU 315(6ES7-315-2EH13-0AB0, Firmware V2.6.7)为例,其Work memory共256KB,其中可以断电保持的Work memory共128KB, 而Load memory取决于所使用MMC的容量。用户可以下载的具备断电保持属性的数据块总量为128KB;如果用户还需要使用更多的数据块,可以新建数据块,并在其属性中勾选Non-Retain选项,则还可以下载128KB数据(如果考虑到用户程序还需要占用此部分的Workmemory,实际使用中达不到此数值);如果用户还需要使用更多的数据块,可以新建数据块,并在其属性中勾选Un-linked选项,则此数据块只存储于MMC中,用户可以使用SFC83/84 对其进行读写。 问题7:用户下载数据块时,其过程是什么样的?
2. 数据块属性中未勾选Un-linked 选项,未勾选Non-Retain选项 Download 3. 数据块属性中未勾选Un-linked 选项,勾选Non-Retain选项 问题8:用户使用STEP7监视/修改(monitor/modify)的数据块中的数值,位于什么存储区?
问题9:用户使用STEP7中Upload Station to PG操作时,数据块来自于什么存储区?
问题10:如何读出MMC中数据块的Actual value? 1. 使用西门子专用读卡器,通过菜单命令File → memory card →open打开MMC文件夹,将其中的数据块复制到另一个S7 Block 文件夹中,则此文件夹中的数据块中的Actualvalue是来自于MMC中数据块的Actual value。 问题11:如何将CPU数据块中当前值作为参数保存到项目中?
缺点:备份数据块在STEP7 编辑环境下为只读属性,数据块与普通数据块操作不同,日后更改困难 方法2步骤: 方法3步骤: 问题12:如何使CPU数据块中当前值不被程序更改?
问题13:STEP 7功能“Copy RAM to ROM”有何作用? 问题14:使用SFC 82有何注意事项? 问题15:使用SFC 83有何注意事项? 问题16:使用SFC 84有何注意事项? 参考例子:
源代码: 例子2:workmemory中数据保持区接近被占用的情况,此时无法下载断电保持数据块,但可以下载“Non-Retain”、“Un-linked”数据块及程序。
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