匯川技術(shù)在數(shù)控高速立式月餅機(jī)上系統(tǒng)解決方案
前言 月餅是漢族人民喜愛的傳統(tǒng)節(jié)日特色食品,月圓餅也圓,又是合家分吃,象征著團(tuán)圓和睦,在中秋節(jié)這一天是必食之品。古代月餅被作為祭品于中秋節(jié)所食。據(jù)說中秋節(jié)吃月餅的習(xí)俗于唐朝開始。北宋之時(shí),該種餅被稱為“宮餅”,在宮廷內(nèi)流行,但也流傳到民間,當(dāng)時(shí)俗稱“小餅”和“月團(tuán)”。發(fā)展至明朝則成為全民共同的飲食習(xí)俗。時(shí)至今日,品種更加繁多,風(fēng)味因地各異。其中京式、蘇式、廣式、潮式等月餅廣為我國南北各地的人們所喜食。
圖1月餅
以前月餅的生產(chǎn)主要靠手工制作、效率低和產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊;目前人力成本逐年升高,食品安全的要求越來越高,機(jī)器代替手工成為了一種不可阻擋的趨勢,因此數(shù)控高速立式月餅機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。 數(shù)控高速立式月餅機(jī)介紹 數(shù)控立式高速月餅機(jī)集三個(gè)單機(jī)(包餡機(jī)、成型機(jī)、排列機(jī))上、中、下、立式緊湊排列為一體,無需傳輸帶裝置。
圖2數(shù)控高速立式月餅機(jī)
1.包餡機(jī)包括皮子系統(tǒng)和餡子系統(tǒng)。皮子和餡子電機(jī)通過減速比為60的減速機(jī)帶動(dòng)雙螺桿轉(zhuǎn)動(dòng),從而擠出皮子和餡子。
圖3 皮子系統(tǒng)、餡子系統(tǒng)
為了保證月餅重量、體積均勻,要求擠出雙螺桿速度波動(dòng)小。MD380為匯川高性能矢量變頻器,在開環(huán)矢量控制方式下,可以獲得優(yōu)異的控制性能,其穩(wěn)速精度可達(dá)0.5%,滿足皮子和餡子擠出的要求。 2.成型機(jī)包括切刀系統(tǒng)和模印系統(tǒng)。切刀電機(jī)通過減速比為20減速機(jī)帶動(dòng)曲軸連桿,使切刀做開合運(yùn)動(dòng)。切刀每次開合,在軸承底部安裝的接近開關(guān)便感應(yīng)一次。 月餅機(jī)生產(chǎn)要求為60個(gè)/分,故接近開關(guān)感應(yīng)60次/分。 月餅機(jī)生產(chǎn)工藝要求切刀要實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)位置的定位: (1)切刀回零(切刀開口張開最大) (2)切刀閉合(切刀開口完全閉合) 切刀功能豐富,具有點(diǎn)動(dòng)、微動(dòng)、切刀回零、重大產(chǎn)品等功能。
圖4 切刀系統(tǒng)
模印系統(tǒng)為數(shù)控高速立式月餅機(jī)的關(guān)鍵部件,模印系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)可分解為:
圖5 模印系統(tǒng)
圖6 模印系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)流程圖
排列機(jī)可以進(jìn)行兩種運(yùn)動(dòng),分別為整齊排列和交錯(cuò)排列,并且適應(yīng)四頭的月餅機(jī)。 排列機(jī)功能靈活,在排列過程中,如果發(fā)現(xiàn)位置有偏差,可以在線進(jìn)行修正。
圖7排列機(jī)
圖8排列機(jī)運(yùn)動(dòng)流程圖 圖9月餅排列圖案
數(shù)控高速立式月餅機(jī)匯川解決方案 1、系統(tǒng)配置
圖10系統(tǒng)配置圖
2、PLC端子定義
X點(diǎn)輸入 | Y點(diǎn)輸出 | ||
X0 | 模印伺服報(bào)警 | Y0 | 模印伺服脈沖信號(hào) |
X1 | 列軸伺服報(bào)警 | Y1 | 列軸伺服脈沖信號(hào) |
X2 | 行軸伺服報(bào)警 | Y2 | 行軸伺服脈沖信號(hào) |
X3 | 模印原點(diǎn)信號(hào) | Y3 | 模印伺服方向信號(hào) |
X4 | 列軸原點(diǎn)信號(hào) | Y4 | 列軸伺服方向信號(hào) |
X5 | 行軸原點(diǎn)信號(hào) | Y5 | 行軸伺服方向信號(hào) |
X6 | 切刀感應(yīng)點(diǎn)信號(hào) | Y6 | 大氣缸A吹氣 |
X7 | 平板感應(yīng)信號(hào) | Y7 | 大氣缸B吹氣 |
X10 | B面確認(rèn)信號(hào) | Y13 | 排列機(jī)升降 |
X11 | 列軸左限位 | Y14 | 大氣缸A推出 |
X12 | 列軸右限位 | Y15 | 大氣缸B推出 |
X13 | 大氣缸B到位信號(hào) | Y16 | 插銷動(dòng)作 |
X14 | 大氣缸A到位信號(hào) |
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3、切刀定位 切刀采用變頻器控制,但是要求定位,故切刀的準(zhǔn)確定位為本方案的難點(diǎn)之一。
圖12切刀運(yùn)動(dòng)軌跡
圖13切刀PLC程序
圖14切刀觸摸屏畫面
當(dāng)切刀回零或重大產(chǎn)品功能有效時(shí),切刀首先以正常運(yùn)行速度運(yùn)行,到達(dá)X6下降沿時(shí),切換到“回歸速度”運(yùn)行“回零高速距離”后,再切換到爬行速度運(yùn)行,到達(dá)X6的上升沿后,根據(jù)定位角度需要延時(shí)運(yùn)行一段時(shí)間。 4、特色功能——在線修正排列機(jī)位置偏差
圖15在線修正排列機(jī)位置偏差
排列機(jī)在確定起點(diǎn)位置時(shí),有可能最初確定的起點(diǎn)位置有偏差,需要在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行修正,匯川PLC控制程序具備這個(gè)功能。 6、特色功能——托盤自適應(yīng)切刀動(dòng)作
圖16月餅機(jī)(左)湯圓機(jī)(右)
月餅機(jī)的模印裝置更換成湯圓機(jī)的搓圓裝置,就可以生產(chǎn)湯圓了。 生產(chǎn)湯圓時(shí),排列機(jī)跟隨著切刀動(dòng)作,當(dāng)切刀停止,排列機(jī)亦停止。但是當(dāng)切刀動(dòng)作快于排列機(jī)時(shí),當(dāng)按下“停止”開關(guān),兩者同時(shí)停止,則搓圓裝置內(nèi)存留的湯圓則會(huì)堆積在排列機(jī)的同一位置。
圖16托盤自適應(yīng)切刀動(dòng)作PLC程序
分別記錄切刀動(dòng)作次數(shù)、排列機(jī)動(dòng)作次數(shù),當(dāng)按下“停止”開關(guān)后,求取切刀和排列機(jī)動(dòng)作的差值,然后讓排列機(jī)按照一定的規(guī)律繼續(xù)走完少走的位置。
客戶原先方案 原系統(tǒng)包括皮子、餡子和切刀等全套均采用三菱伺服驅(qū)動(dòng),成本極高; 模印系統(tǒng)和排列系統(tǒng)均跟隨切刀動(dòng)作,模印系統(tǒng)和排列系統(tǒng)在時(shí)序上的匹配調(diào)試麻煩; 在線修正排列機(jī)位置偏差時(shí),排列機(jī)易出現(xiàn)崩潰; 當(dāng)切刀快于排列機(jī)動(dòng)作時(shí),按下“停止”開關(guān),湯圓出現(xiàn)堆積現(xiàn)象。
匯川方案優(yōu)勢 (1) 皮子、餡子和切刀采用變頻器驅(qū)動(dòng),滿足應(yīng)用要求且大大降低成本; (2) 模印系統(tǒng)跟隨切刀動(dòng)作,排列系統(tǒng)跟隨模印動(dòng)作,從而形成切刀動(dòng)作——>模印動(dòng)作——>排列動(dòng)作的鏈?zhǔn)疥P(guān)系,調(diào)試方便,易用性上得到大大提升; (3) 當(dāng)排列機(jī)位置有偏差時(shí),可以在運(yùn)行過程中在線修正位置偏差; (4) 當(dāng)切刀動(dòng)作快于排列機(jī)動(dòng)作時(shí),排列機(jī)自適應(yīng)切刀動(dòng)作,避免停機(jī)時(shí)產(chǎn)生湯圓堆積現(xiàn)象; (5) 系統(tǒng)集成,全系列匯川產(chǎn)品兼容性好,故障率降低。
參考文獻(xiàn) H2U系列可編程序邏輯控制器用戶手冊(cè) H1U/H2U系列可編程控制器指令及編程手冊(cè) V2.0 IS500伺服驅(qū)動(dòng)器用戶手冊(cè)V1.3 MD380矢量型變頻器用戶手冊(cè)V2.0
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