热收缩膜包装机是利用托盘(纸板)和热收缩膜,将瓶装、听装饮料啤酒包装成3x3或3x4等形式,通过热收缩包装成型。热收缩膜包装产品便于运输,包装成本较低,已广泛应用于饮料啤酒包装行业。在啤酒包装行业,为了生产者和消费者的人身安全,全面禁止塑料绳捆扎啤酒包装形式。国内比较大的啤酒厂率先引进了热收缩膜包装机,多家轻工机械厂推出了不同形式的热收缩膜包装机。我所吸收国外同类产品的优点,设计出了适合我国情的热收缩膜包装机,通过调试和应用,达到了预期的效果。该包装机的控制应用了PLC、人机界面、伺服电机驱动、光电检测、智能仪表等技术,采用PROFIBUS-DP现场总线技术,提高了控制精度,机器运行平稳,包装产量连续可调。
1. 热收缩膜包装机的包装工艺
热收缩膜包装机主要是由瓶整理输送、推瓶、取送纸板(托盘)送切膜、裹膜、热收缩、包装产品输送等组成。其包装工艺过程如图1所示。
图中①瓶整理输送由电机M1变频调速完成控制;②分瓶由1号分瓶伺服电机M2和2号分瓶伺服电机M3及主传送伺服电机M4完成控制;③取送纸板由送纸板伺服电机M5及吸板系统完成控制;
④推瓶是由推瓶杆伺服电机M6完成控制;⑤送切膜是由伺服电机M7及切膜系统完成控制;⑥裹膜是由裹膜伺服电机M8及主驱动伺服电机M4完成控制;⑦热收缩是由热缩系统完成控制;⑧包装产品传送是由传送电机M9完成控制。
2.热缩膜包装机的系统控制特点
2. 1控制系统的组成
热缩膜包装机的控制系统是由PLC和检测执行元件、人机界面、伺服电机通过PROFIBUS-DP现场总线组成,7台伺服电机同时接在伺服系统总线上,如图2所示。PLC通过检测元件对机器运行情况检测,控制执行元件的执行,通过PROFIBUS-DP总线对伺服电机运行情况检测和对伺服电机的控制。
2. 2伺服系统的主从控制
多台伺服电机的主从运行是同步运行的行之有效的形式之一,本控制系统把推瓶电机M6作为主机,其它伺服电机作为从机跟随M6
同步运行。送纸板电机M5、导膜杆电机M8同推瓶电机M6匀速运动同步运行。分瓶电机M2、M3,送切膜电机M5,按照自身的运动曲线同推瓶电机M6同步运行。
如图2所示,双总线是热缩膜包装机控制系统的特点,伺服电机的主从同步运行数据通过伺服驱动器的系统总线传输,伺服之间的数据传送不同过PROFIBUS-DP总线,同步控制不需要PLC控制,伺服同步控制系统在同一个软件平台运行,提高了控制速度和控制精度,简化了PLC软件编程。PLC同伺服电机、人机界面的数据传送通过PROFIBUS-DP总线,传送伺服电机的开关指令、报警数据,主驱动电机的运行位置数据等,在人机界面上可以方便的修改控制系统的参数。
2.3机器运行位置的检测和包装周期
在伺服控制中,伺服电机装有旋转编码器,根据旋转编码器的反馈信号,伺服控制器对伺服电机进行闭环控制,旋转编码器比较经济的选择是增量型编码器,它与电机转速成正比的频率产生脉冲,伺服控制器对脉冲计数,以便进行控制。通过PROFIBUS-DP总线,伺服控制器将所计数传送到PLC(存放在MT中)中,MT的数值就反映出机器的运行位置。
在包装过程中,推瓶杆推出一组瓶子完成一个包装,在推瓶杆经过处安装一个检测开关B1,利用B1对MT复位,MT的数值周期性变化,MT中的数据就反映出包装周期内的位置数据。在每一个包装周期内,取纸板、放纸板、送切膜、分瓶等,同MT有一一对应的数据关系,根据一一对应的数据对机器的每一个动作进行控制。