工业自动化

基于CANopen的全自动糊盒机解决方案

瓦楞纸行业的设备大体分为干部和湿部,今天给大家带来一个干部设备——糊盒机,且看如何让糊盒机shua~shua~的飞起来~

工艺简介:

全自动糊盒机机器构造如下图所示,按段分可以分为:出纸部—预折部—折返部—勾底部—本折部—压着部—输送部。每一段都有两到四块金属板,每块板下方有金属压轮,通过控制各板的位置,使压轮在特定位置处压住纸盒,从而使纸盒在特定位置处折起来并粘合,最后在接纸部送出。

基于CANopen的全自动糊盒机解决方案ccc


程序流程:

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工艺要求:

1、可以根据不同盒型,自动决定各板的目标位置。一共定义五中盒型,如下图所示。

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2、对于未定义过的盒型,也即用户自定义的盒型,要使机器可以自学习,当机器学习过这种盒型,自动记忆该盒型的相关参数,使得用户再次加工该盒型不必输入任何参数。

3、所有盒型参数可以在运行过程中微调,微调后自动存储经过微调后的参数。

4、对用户输入的盒型参数可以做合法性检查,当用户输入的参数不合法时,可以给出提示。

5、用户调整了传感器位置,系统参数应该可以重新校准。

6、运行过程中,设备发生故障,应该可以指明报警发生在设备的哪个部分哪个点。

7、接纸部分工艺较为复杂,当压着部传感器检测到纸盒经过的上升沿信号,开始计数纸盒移动的距离,当向前移动到设定长度时,接纸部伺服启动,且接纸部伺服带动接纸部的皮带轮线速度和纸盒的移动速度保持一致,接纸伺服移动完设定长度停止,开始下一轮启动再跟随再停止模式。示意图如下图所示:

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8、为了提高效率,部分机构采用绝对值伺服控制,包括勾底部勾底组合、勾底升降,本折部左右糊筒以及压着部压着伸缩等12个轴。

解决方案:

1、 我们采用F1作为CANOpen主站,控制给纸、主机、压着变频器。系统的整体方案框架如下图所示:

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2、接纸部分是整个系统的难点之一,我们采用Kinco功能型JD系列伺服,将电子凸轮功能编写进伺服底层,满足接纸部高速响应的要求;集成喷水、踢纸、压纸等辅助功能,方便用户使用。接纸部伺服做为一个独立的功能模块,还可应用于手动/半自动机型。接纸部实际生产效果如下图所示。

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3、其他伺服采用Kinco新推出的2S系列驱动器,该系列驱动器支持CANopen总线,支持增量式编码器、多圈16位通讯式绝对值编码器以及单圈20位讯式绝对值编码器,调试简单方便。

4、系统的另外一个难点是,盒型参数的自动存储与记忆,使用户不必每次都需要输入盒型参数,当用户再次加工此前加工的盒型,用户只需调出对应的盒型参数即可。此外,系统会自动记忆上一次自动计算的结果,不必每一次定位前都要进行盒型参数的推导和计算。与传统的常用做法不同的是,我们并没有把盒型数据存储在HMI的配方数据区,而是采用PLC的掉电保持区存储盒型数据。结合我们PLC软件的优势,在CoDeSys中我们可以使用多维数组和高级的数据结构,通过使用一个三维数组来存储一组盒型配方,如下所示:

BOXRecord[Type][SubType][BoxParam]

盒型记录   类型  子类型  盒子参数


这里,BoxParam是一个盒型参数的结构体,这个结构体包含了特定盒型的相关参数。通过这种方式,可以非常方便的管理盒型参数,也方便查找数据记录。

方案配置:

名称

型号

说明

数量

触摸屏

MT4512TE

10.1寸HMI

2

PLC

F122-D1608T

CAN总线PLC,带16路数字量输入,8路数字量输出

1

远程IO

RP2D-1608C1

远程IO模块,带16路数字量输入,8路数字量输出

6

变频器

FV100-4T-0150G

380V/35A,15KW变频器

1

变频器

FV100-4T-0022G

380V/5.8A,2.2KW变频器

1

变频扩展卡

PG-LZA-XX

PG Card 支持差动ABZ信号,并带CAN通讯 

2

伺服驱动器

JD630-AA-735

Canopen总线伺服驱动器,带编号735特殊底层

1

伺服电机

SMH150D-0230-20AAK-4HKC

2.3KW伺服电机

1

伺服驱动器

FD422S-CA-00

Canopen总线伺服驱动器,400w

28

伺服电机

SMS60S-0040-30KAK-3LKU

0.4KW伺服电机,多圈绝对值编码器电机

12

伺服电机

SMC60S-0040-30EAK-3LKH

0.4KW伺服电机,增量式省线编码器电机

16

CAN插头

CAN-RCF004

Easycon 接头

42

方案优势:

1. 整套系统采用CANOpen总线,变频加伺服多达31轴;减少了系统接线,节省了硬件成本。

2.  相比脉冲方案,总线方案可以避开脉冲受干扰的问题。

3.  使用遵循IEC6113-3标准的CoDeSys编程,支持多维数组,支持自定义数据类型,相比传统的只支持梯形图和功能块图编程的PLC编程体系自由度更大,更受PLC程序员欢迎。

4.  系统扩展方便,易于后期升级和维护。

5.  根据盒型自动计算各轴位置,自动存储并记忆历史数据极大的降低了用户操作设备的难度,傻瓜式操作增强了设备的易用性。自动调节各个工位板型的位置,节省了人工,提高了机器的生产效率。

6.  接纸部分的电子凸轮功能是系统的一个亮点,我们把电子凸轮功能做进了伺服底层,简化了PLC程序;成品盒子排列整齐,间距均匀。

7.  主轴线速度400m/min,根据盒长不同每小时可生产20万个盒子以上。


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