基于CANopen的全自動(dòng)糊盒機(jī)解決方案
瓦楞紙行業(yè)的設(shè)備大體分為干部和濕部，今天給大家?guī)?lái)一個(gè)干部設(shè)備——糊盒機(jī)，且看如何讓糊盒機(jī)shua~shua~的飛起來(lái)~
工藝簡(jiǎn)介：
全自動(dòng)糊盒機(jī)機(jī)器構(gòu)造如下圖所示，按段分可以分為：出紙部—預(yù)折部—折返部—勾底部—本折部—壓著部—輸送部。每一段都有兩到四塊金屬板，每塊板下方有金屬壓輪，通過(guò)控制各板的位置，使壓輪在特定位置處壓住紙盒，從而使紙盒在特定位置處折起來(lái)并粘合，最后在接紙部送出。
程序流程：
工藝要求：
1、可以根據(jù)不同盒型，自動(dòng)決定各板的目標(biāo)位置。一共定義五中盒型，如下圖所示。
2、對(duì)于未定義過(guò)的盒型，也即用戶自定義的盒型，要使機(jī)器可以自學(xué)習(xí)，當(dāng)機(jī)器學(xué)習(xí)過(guò)這種盒型，自動(dòng)記憶該盒型的相關(guān)參數(shù)，使得用戶再次加工該盒型不必輸入任何參數(shù)。
3、所有盒型參數(shù)可以在運(yùn)行過(guò)程中微調(diào)，微調(diào)后自動(dòng)存儲(chǔ)經(jīng)過(guò)微調(diào)后的參數(shù)。
4、對(duì)用戶輸入的盒型參數(shù)可以做合法性檢查，當(dāng)用戶輸入的參數(shù)不合法時(shí)，可以給出提示。
5、用戶調(diào)整了傳感器位置，系統(tǒng)參數(shù)應(yīng)該可以重新校準(zhǔn)。
6、運(yùn)行過(guò)程中，設(shè)備發(fā)生故障，應(yīng)該可以指明報(bào)警發(fā)生在設(shè)備的哪個(gè)部分哪個(gè)點(diǎn)。
7、接紙部分工藝較為復(fù)雜，當(dāng)壓著部傳感器檢測(cè)到紙盒經(jīng)過(guò)的上升沿信號(hào)，開(kāi)始計(jì)數(shù)紙盒移動(dòng)的距離，當(dāng)向前移動(dòng)到設(shè)定長(zhǎng)度時(shí)，接紙部伺服啟動(dòng)，且接紙部伺服帶動(dòng)接紙部的皮帶輪線速度和紙盒的移動(dòng)速度保持一致，接紙伺服移動(dòng)完設(shè)定長(zhǎng)度停止，開(kāi)始下一輪啟動(dòng)再跟隨再停止模式。示意圖如下圖所示：
8、為了提高效率，部分機(jī)構(gòu)采用絕對(duì)值伺服控制，包括勾底部勾底組合、勾底升降，本折部左右糊筒以及壓著部壓著伸縮等12個(gè)軸。
解決方案：
1、 我們采用F1作為CANOpen主站，控制給紙、主機(jī)、壓著變頻器。系統(tǒng)的整體方案框架如下圖所示：
2、接紙部分是整個(gè)系統(tǒng)的難點(diǎn)之一，我們采用Kinco功能型JD系列伺服，將電子凸輪功能編寫進(jìn)伺服底層，滿足接紙部高速響應(yīng)的要求；集成噴水、踢紙、壓紙等輔助功能，方便用戶使用。接紙部伺服做為一個(gè)獨(dú)立的功能模塊，還可應(yīng)用于手動(dòng)/半自動(dòng)機(jī)型。接紙部實(shí)際生產(chǎn)效果如下圖所示。
3、其他伺服采用Kinco新推出的2S系列驅(qū)動(dòng)器，該系列驅(qū)動(dòng)器支持CANopen總線，支持增量式編碼器、多圈16位通訊式絕對(duì)值編碼器以及單圈20位訊式絕對(duì)值編碼器，調(diào)試簡(jiǎn)單方便。
4、系統(tǒng)的另外一個(gè)難點(diǎn)是，盒型參數(shù)的自動(dòng)存儲(chǔ)與記憶，使用戶不必每次都需要輸入盒型參數(shù)，當(dāng)用戶再次加工此前加工的盒型，用戶只需調(diào)出對(duì)應(yīng)的盒型參數(shù)即可。此外，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)記憶上一次自動(dòng)計(jì)算的結(jié)果，不必每一次定位前都要進(jìn)行盒型參數(shù)的推導(dǎo)和計(jì)算。與傳統(tǒng)的常用做法不同的是，我們并沒(méi)有把盒型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在HMI的配方數(shù)據(jù)區(qū)，而是采用PLC的掉電保持區(qū)存儲(chǔ)盒型數(shù)據(jù)。結(jié)合我們PLC軟件的優(yōu)勢(shì)，在CoDeSys中我們可以使用多維數(shù)組和高級(jí)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通過(guò)使用一個(gè)三維數(shù)組來(lái)存儲(chǔ)一組盒型配方，如下所示：
BOXRecord[Type][SubType][BoxParam]
盒型記錄 類型 子類型 盒子參數(shù)
這里，BoxParam是一個(gè)盒型參數(shù)的結(jié)構(gòu)體，這個(gè)結(jié)構(gòu)體包含了特定盒型的相關(guān)參數(shù)。通過(guò)這種方式，可以非常方便的管理盒型參數(shù)，也方便查找數(shù)據(jù)記錄。
方案配置：
名稱 | 型號(hào) | 說(shuō)明 | 數(shù)量 |
觸摸屏 | MT4512TE | 10.1寸HMI | 2 |
PLC | F122-D1608T | CAN總線PLC，帶16路數(shù)字量輸入，8路數(shù)字量輸出 | 1 |
遠(yuǎn)程IO | RP2D-1608C1 | 遠(yuǎn)程IO模塊，帶16路數(shù)字量輸入，8路數(shù)字量輸出 | 6 |
變頻器 | FV100-4T-0150G | 380V/35A，15KW變頻器 | 1 |
變頻器 | FV100-4T-0022G | 380V/5.8A，2.2KW變頻器 | 1 |
變頻擴(kuò)展卡 | PG-LZA-XX | PG Card 支持差動(dòng)ABZ信號(hào)，并帶CAN通訊 | 2 |
伺服驅(qū)動(dòng)器 | JD630-AA-735 | Canopen總線伺服驅(qū)動(dòng)器，帶編號(hào)735特殊底層 | 1 |
伺服電機(jī) | SMH150D-0230-20AAK-4HKC | 2.3KW伺服電機(jī) | 1 |
伺服驅(qū)動(dòng)器 | FD422S-CA-00 | Canopen總線伺服驅(qū)動(dòng)器，400w | 28 |
伺服電機(jī) | SMS60S-0040-30KAK-3LKU | 0.4KW伺服電機(jī),多圈絕對(duì)值編碼器電機(jī) | 12 |
伺服電機(jī) | SMC60S-0040-30EAK-3LKH | 0.4KW伺服電機(jī),增量式省線編碼器電機(jī) | 16 |
CAN插頭 | CAN-RCF004 | Easycon 接頭 | 42 |
方案優(yōu)勢(shì)：
1. 整套系統(tǒng)采用CANOpen總線，變頻加伺服多達(dá)31軸；減少了系統(tǒng)接線，節(jié)省了硬件成本。
2. 相比脈沖方案，總線方案可以避開(kāi)脈沖受干擾的問(wèn)題。
3. 使用遵循IEC6113-3標(biāo)準(zhǔn)的CoDeSys編程，支持多維數(shù)組，支持自定義數(shù)據(jù)類型，相比傳統(tǒng)的只支持梯形圖和功能塊圖編程的PLC編程體系自由度更大，更受PLC程序員歡迎。
4. 系統(tǒng)擴(kuò)展方便，易于后期升級(jí)和維護(hù)。
5. 根據(jù)盒型自動(dòng)計(jì)算各軸位置，自動(dòng)存儲(chǔ)并記憶歷史數(shù)據(jù)極大的降低了用戶操作設(shè)備的難度，傻瓜式操作增強(qiáng)了設(shè)備的易用性。自動(dòng)調(diào)節(jié)各個(gè)工位板型的位置，節(jié)省了人工，提高了機(jī)器的生產(chǎn)效率。
6. 接紙部分的電子凸輪功能是系統(tǒng)的一個(gè)亮點(diǎn)，我們把電子凸輪功能做進(jìn)了伺服底層，簡(jiǎn)化了PLC程序；成品盒子排列整齊，間距均勻。
7. 主軸線速度400m/min，根據(jù)盒長(zhǎng)不同每小時(shí)可生產(chǎn)20萬(wàn)個(gè)盒子以上。
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