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Kinco伺服在对贴标机标带进行自动测长中的应用

 

  一.概述
   在包装机械,伺服电机多是用来拖动物料进行定位,常规的做法是用测量尺测量物料上图案的规格长度,然后根据测量的数据才能进行定长控制。有的时候,这一步骤非常麻烦 (如贴标机),为了简化这一步骤,我们应用了设备上面的现有元器件,通过Kinco伺服内部元件运算测出标带的长度。
   该项目,为华北某制药设备厂的一个药瓶贴标机贴标控制部分,项目实施过程中,充分利用了Kinco伺服的计算器、比较器、定时器、内部表格参数和计数器等功能,故介绍给大家,使大家能更加熟悉和应用我们的产品。
  
   二.系统分析
   贴标机贴标部分工作原理图如下:

  

  图1:贴标机贴标原理图

  标带示意图:
  

   图2:标带示意图

  测量工作原理:
   伺服电机牵引标带前进的过程中,标带就在U型传感器中移动,通过标带和标缝的透光度不一样,传感器感应标签信号。贴标原理为:感应到标缝到标带的边沿后,电机牵引标带走定长,如图1中标注的长度a (手动对好标带分离的位置,传感器和标带的对应位置如上图所示)。由于传感器的光源有一定的发散性,即便通过手动测量,测量出来的长度 a也会有很大的误差,由此我们就想到了用伺服编程来实现该长度测量。
   基于控制机理要知道如图所示长度a,从图中我们知道a和b分别是一个标带和标缝长度,c是a和b之和,那么通过测量长度b和c,由c减去b即可得到a。如果要得到b和c的长度,就要知道2、3和4位置的值。 测量时,首先将电机当前位置值2存入变量Var1,然后让伺服以一个极低的速度牵引标带,到了3号位置(由U型传感器感应)将电机位置值存入变量Var2,到了4号位置存入Var3,最后根据这3个值计算出a,这样伺服每次贴标运动末端都走一个定位长度a,然后停在如图所示2的位置。
  
   三.电气框架
   系统电气框架图如下:
  

  图3:电气框架图

  说明:该贴标机设备的控制系统主要为“伺服”+“触摸屏”,伺服不但起到驱动器的作用,同时也承担着方案中控制器的功能,相比较原有方案,省略了PLC,简化了系统结构。
  
   四.软件编程及说明
   输入端子分配调用如下:
  

  

  说明:DIN1的上升沿调用Sequence 1(“手动”启动测量),DIN2的下降沿调用Sequence3(DIN2直接接PNP传感器,既该传感器信号的下降沿调用Sequence 3)。
   软件编程及说明如下:
   Sequence 1程序:
  

 

 

  说明:把当前标带(图2)中“2”位置对应的电机位置值写入到驱动器内部地址2D000020中存储。
   Sequence 2程序:
  

  

  说明:电机低速运行,清除地址2D010020和2D020020中的位置值,同时使Sequence 3 有效 (该段程序由传感器信号调用,在贴标正常工作时屏蔽,在进行测量标长时有效)
   Sequence 3程序说明:
  

  

  Sequence 3说明:电机拖动标带低速运行,把标签传感器第1次检测到的位置(图2中“3”位置)写入内部表格地址(2D010020)。同时对计数器0的计数值加1,在本段程序中最后一行调用了比较器0(Comparator 0),比较器0的设置如下,比较器判断计数器内的值(21900220)=2时调用Sequence 4,而21900220是用于保存标签传感器(PNP)的下降沿信号次数(也就是边沿位置写入次数),21900220=1,说明检测到图2中对应的“3”位置,21900220=2,说明检测到图2中的“4”位置,之所以“2”、“3”和“4”位置值能够被自动保存到2D000120、2D000220、2D000320中,是利用了“Tabulator”功能, “Tabulator”为驱动器内用于保存批量数据的一块地址区域,类似于一个数组,共有256个连续地址用于存储数据。将数据保存到该地址区域,需要利用“21B0”这个对象, 每写入1次,该对象指向的地址(用于保存数据的地址)将自动增加1。如本例,每保存1次“60630020”的值,保存的地址将自动增加1,为了测量标带长,只需要保存3次“60630020”的值,一旦完成,将跳转到Sequence 4。
  
   比较器编程如下图:
  

 

 

  这样加上启动时的一次,总共内部表格地址就写入了三个参数,分别对应我们的标带示意图中的2、3和4位置的值。
   Sequence 4程序:
  

  

  说明:对计数器清零,对采集到的位置数据进行计算。利用计算器元件0(Calculator 0)的复制(Copy)功能,将“2D000020”中的值设置为“减数”。
   Sequence 5程序:
  

  

  说明:利用计算器的减法功能,把标带示意图位置3 (保存在0x2D010020地址内)对应的值减去位置2(保存在0x2D000120地址内)对应的值,结果为“b”长度。由于减法计算需要计算时间,故这里应用了一个定时器延时进入下一次计算。
   类似的方法,编程计算得出“c”和“a”的值,并将“a”值写入“607A0020”(位置模式下的“目标位置”),每次贴标时当检测到“1”的位置后将转入1个相对定位,定位长度为“a”值,从而实现贴标的要求。Sequence A为用于相对定位的程序。
  

 

 

  五.人机界面编程
  

  

  说明:画面简单,操作方便,直接实现触摸屏对Kinco伺服的操控,完成贴标的参数设置和动作控制。
  
   六.总结
   本系统通过sequence编程和Kinco伺服内部多个元件的功能配合成功的实现了标带相关控制长度的测量,达到了预期的结果。也去除了原有系统需要测试大量标长才能测试出数据的缺点,减少了对标带的浪费。同时也简化了客户的操作,方便了客户的操作。

 

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