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供稿︰倫茨(上海)傳動系統有限公司 2016/2/2 9:01:58

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  • 關鍵詞︰ 熱成型機 包裝制品 運動控制 PackML功能板
  • 摘要︰一次性杯、碗、盤、碟等塑料包裝制品正廣泛應用于飲料、食品、蔬菜、水果以及工業制品領域。隨著需求的不斷增長,各種包裝制品用量逐年增加,同時對其生產設備的需求日益提高,吸塑成型機市場前景看好。Lenze產品以優異的性能、高精確度、高運行可靠度,甚至可客戶定制化等特點出色地滿足了此類設備的各項要求。

1 前言

  隨著技術的革新,成型設備不斷更新換代,傳統的液壓型吸塑機已經無法滿足市場的需求,自動化程度更高的伺服系統正逐漸取而代之,熱成型技術的不斷發展使其應用領域日趨廣泛,各個設備供應商針對客戶一機多用、高靈活性等需要不斷推出新產品。在激烈的市場競爭下,為幫助用戶更加有效地利用資源從而降低成本提高效益,必須不斷改進控制系統,使之能夠出色地完成用戶的各項需求,通過提升機械設備的自動化程度,充分利用原材料,降低生產成本,減少維護時間,進而幫助用戶提升市場競爭力,共同贏得長久穩定的客戶群體。Lenze產品以優異的性能、高精確度、高運行可靠度,甚至可客戶定制化等特點出色地滿足了此類設備的各項要求。


2 多工位成型機的結構

  目前,熱成型機的控制系統一般采用日系和歐系品牌,日系主要為安川系統,歐系則有Lenze倫茨、B&R貝加萊、SIEMENS西門子。熱成型設備的制造工藝不斷提高,機械設備的生產速度逐漸加快;在片材加熱溫度、模具規格、壓合時間等常規條件下均衡對比,國內生產的設備其穩定工作速度不超過40模/分鐘,台灣設備基本超過國內,歐洲進口的設備可達60模/分鐘甚至更高,如何提升設備產能已經成為競爭制勝的必要手段,目前采用Lenze控制系統的熱成型機已達到進口設備的生產速度,其工作穩定、運行平穩的特點成功地幫助客戶打開了海外市場。隨著技術的不斷進步,各項功能必將日臻完善。

生產工藝︰


圖1多工位成型機工藝流程


3 Lenze產品簡介

  Lenze是業界最具創新性的企業之一,以驅動和自動化為核心競爭力,設備采用3200C運動控制器組態i700系列伺服驅動器構建多軸系統,標配EtherCAT運動總線,采用再生能量單元或者功率模塊連接制動電阻的形式來處理能量回。 Vグ松璞傅陌踩 煽。模台定位功能采用Lenze 8400motec變頻一體機,通過上位機的CANOpen接口建立通訊,控制各個站的工作運行,加熱系統采用PROFIBUS接口通訊控制西門子HCS716I溫度控制器,優化的程序算法使溫控系統更加快速、精確。


3.1 3200C運動控制器

  最小1毫秒的執行周期,支持CANOpen、EtherCAT、Profibus等標準通訊協議,組態分布式IO系統,多種模塊組合控制設備的運行,最新的PLC Designer3.8版編程軟件,完成了機器的模擬、組態、編程及監控等各項功能,標準IEC61131-3的編程規範降低了使用者的入門難度,只需熟悉常規編程技巧即可靈活應用,極大縮減了程序的開發周期。


3.2 i700伺服驅動器

  伺服本身提供EtherCAT標準總線接口,設備順次連接後自動掃描即可檢測到每一個工作站,無需繁瑣的硬件撥碼設置,有效地減少了硬件排錯時間,提供旋轉變壓器和編碼器兩種伺服電機的反饋接口,用戶可自行選擇,充分體現了Lenze伺服靈活易用的特點。


3.3 MCA異步伺服電機

  此設備采用Lenze 的MCA異步伺服電機,旋轉變壓器的反。 渲KS、GFL標準減速器使機電產品合理配合,充分發揮了系統性能,有效地降低了運行噪音並使之運行平穩,機械抱閘確保設備的正常工作或突發斷電時工作台的安全可控。


4 Lenze i700多軸系統解決方案

  Lenze可提供整套系統解決方案,以四工位高速成型機為例,系統以3200C運動控制器為核心,組態8台i700伺服控制器驅動MCA電機,完成片材的送料、成型、沖孔、裁剪及堆疊等功能。采用Lenze標準運動控制功能,完成各個軸的抱閘、回零、定位及運動曲線控制功能,減少了系統的開發周期並提高了重復利用率。


  控制程序和設備的參數全部存儲在3200C標配的存儲卡內,即使發生了故障,只需備份卡內數據,待更換新的控制器後插卡上電,控制器即會自動裝載數據並運行程序,通過狀態指示燈即可判斷PLC的運行狀態,極大地提高了設備的升級及維護效率。高度集成的程序設計軟件PLC Designer可完成整個項目的組態、調試工作,讓各個軸的操作及運行數據變得一目了然,同時控制器也具備Web遠程協議功能,只需搭建互聯網遠程訪問終端即可實現對設備的實時監控,方便設備制造商隨時掌握設備的運轉情況。


成型機系統架構如下圖所示︰


圖2多工位成型機系統架構


5 技術關鍵點

1. 運動控制器3200C,搭載Intel® Atom? 1.6G高速處理器,集成邏輯、運動控制功能,分級存儲區域用來裝載人機界面程序,摒棄了傳統的總線通訊方式,加快了交互處理速度,縮減了人機界面的響應時間。

2. 進線電源經過濾波確保了其穩定性,i700軸模塊的對稱安裝方式確保可更加有效地利用該母線電壓,功率單元配置制動電阻,在負載頻繁的往復運行中有效轉化剩余能量,從而消除了對設備的回饋沖擊,提升了使用壽命;通過提高扭矩限幅顯著地提升了帶載能力,使驅動單元的性能發揮到極致。優化的系統設計可最大限度地利用系統資源。

3. 通過分析機械結構,建立曲柄搖桿負載結構的幾何模型,得到軸的運行角度與模台升降的位置對應關系,建立數學模型生成運行曲線,得到機械運行的參數最優值,更加充分地發揮了伺服的性能。

4. 在人機界面的前置接口,使用普通U盤即可備份系統數據,使維護變得極為簡單。


6 發展趨勢

  隨著人們環保意識的提高,可降解片材必將逐步取代傳統的樹脂材料,那麼必須全面改進設備以適應新材的各項特性,在提升用戶市場競爭力的同時也改善了我們的生存環境,目前可降解材料已經成功推向包裝市。 瘓眉唇 玫焦惴旱撓τ,在可預期的未來納米片材或將廣泛應用于包裝領域。


  Lenze 3200C控制器通過DP主站接口組態西門子HCS716I從站,設置溫控標準時間基值,優化算法後提升了加熱系統的前饋環節,在15分鐘以內即可加熱到預定溫度,穩定後的溫度波動在±0.5度以內,滿足用戶的需求且在同類設備中處于領先水平。在後續的升級過程中用戶可采用紅外加熱方式,片材的受熱將更加均勻,產品品質將得到提升。隨著系統的升級,Lenze也在積極開發新的工程應用系統,在後續的調試中將采用新的運動控制PackML功能來實現,可極大縮短新設備的運動控制部分的開發周期,顯著提高設計人員的工作效率。


審核編輯(王靜)
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