台达电子凸轮设计

1、1,2009/12,ASDA-A2 SOLUTION,2,枕式包装机是一种卧式三面封口，自动完成制袋、填充、封口、切断，要实现高速包装，横封刀必须采用伺服的电子凸轮功能，运用台达A2高性能伺服控制器所内建的电子凸轮完全可以达到客户的要求。 目前市面的国产全自动枕式包装机采用PLC控制、变频调速，机械联动 ，运动曲线是由机械的凸轮来实现的，机械加工、安装复杂，运行噪音大，效率低。 如今市面上所讲的伺服控制全自动枕式包装机也是采用PLC控制伺服电机运动，其精度也不是非常的稳定，代价相当的高，由于运算处理时通过PLC来实现务必造成实时性落差。 台达目前在枕式包装机上解决方案是用内建的运动控制功能、同

2、步抓取修正功能、BY-PASS功能完全脱离上位机控制的只需要简单的参数设置就能实现枕包装机的工艺要求，而且速度快、精度高、一致性好等特点。,A2运动控制枕式包装机,ASDA-A2 SOLUTION,3,枕式包装机行业应用,ASDA-A2 SOLUTION,行业 应用,制药行业,工业用品,食品行业,化妆品行业,生活用品行业,纸巾行业,4,ASDA-A2 SOLUTION,枕式药剂包装机的工艺原理,枕式药剂包装机工艺原理：,枕式药剂包装机工艺原理图：,枕式药机包装机的送膜和送料可视为同步运行，送料和横切伺服控制器直接抓取膜位色标信号进行位置检测，以确定送料的位置及横切的位置，薄膜经过拉膜轮及纵缝装

3、置后形成了筒膜，同时物料被送进筒膜内，一起向前经过横封横切部位，由电子凸轮控制的的横封横切刀对筒膜进行横向封切，输出包装成品，在此期间通过A2伺服自己的同步抓取修正或者拉膜轮进行了裁切位置调整。,送膜,送料,成型,填充,膜料纵向封口,电子凸轮 横封裁切,成品,色标检测,同步修正,同步修正,拉膜轮位 置调整,5,ASDA-A2 SOLUTION,枕式药剂包装机的工艺原理,枕式药剂包装机工艺原理：,枕式药剂包装机结构实际图：,枕式药机包装机的送膜和送料可视为同步运行，送料和横切伺服控制器直接抓取膜位色标信号进行位置检测，以确定送料的位置及横切的位置，薄膜经过拉膜轮及纵缝装置后形成了筒膜，同时物料被

4、送进筒膜内，一起向前经过横封横切部位，由电子凸轮控制的的横封横切刀对筒膜进行横向封切，输出包装成品，在此期间通过A2伺服自己的同步抓取修正或者拉膜轮进行了裁切位置调整。,送料轴,送膜轴,色标检测,膜位调节器,横封刀位置调节器,横封切刀轴,纵缝箱,横封加热体,6,ASDA-A2 SOLUTION,枕式药剂包装机的工艺原理,枕式药剂包装机效果展示：,枕料,包裝膜,送膜轴,切刀轴,送料軸,7,ASDA-A2 SOLUTION,枕式药剂包装机控制结构,枕式药剂包装机控制结构：,RS485,DOP-B05,ES2,色标检查器,DI7,RS485,DTC1000V,送料轴,送膜轴,切刀轴,温度控制器,8,

5、ASDA-A2 SOLUTION,枕式药剂包装机控制结构,枕式药剂包装机伺服接线方式：,主动轴脉：OA,/OA OB,/OB,主动轴脉：OA,/OA OB,/OB,送料轴,送膜轴,切刀轴,色标信号DI7输入,9,ASDA-A2 SOLUTION,枕式药剂包装机的控制原理,以PR模式(内部位置控制模式)内建的电子凸轮跟随主轴运行，脉冲来源为送膜主轴的OA,/OA;OB,/OB，采用手动凸轮建表方式建表进行同步控制，当伺服控制器检测到色标光电S1信号，凸轮启动运转，在运转过程中，伺服控制器会抓取S1的信号，利用内建的同步抓取修正轴(色标补偿功能)，调节凸轮速度，保证精准的裁切位置。 切刀轴和送料轴

6、的命令来源都是有送膜轴的OA,/OA;OB,/OB输出给定，根据参数P1-74的设置来决定。,送膜轴,此轴采用速度控制，作为整个系统的主轴。下达脉冲命令给切刀轴和送料轴， 下达的脉冲命令线数有P1-46设置来决定。,切刀轴,以PR模式(内部位置控制模式)内建的电子凸轮跟随主轴运行，脉冲来源为送膜主轴的OA,/OA;OB,/OB，采用凸轮自动飞剪同步方式进行同步控制，当伺服控制器检测到色标光电S1信号，凸轮启动运转，在运转过程中，伺服控制器会抓取S1的信号，利用内建的同步抓取修正轴(色标补偿功能)，调节凸轮速度，保证精准的裁切位置。,送料轴,枕式药剂包装机控制原理：,10,枕式药剂包装机控制参数

7、设定,首先通过P2-08设置10，进行参数初始化，进行相应的伺服增益调整及I/O功能设置，主要的运动控制参数见下：,ASDA-A2 SOLUTION,11,ASDA-A2 SOLUTION,枕式药剂包装机控制参数设定,全闭环参数设定：,参数功能介绍：,P1-74 光学尺全闭环功能控制开关,实现BY-pass控制,设定1实现全闭环功能及龙门同动功能,12,ASDA-A2 SOLUTION,A2电子凸轮主动轴电子齿轮比设定：,P5-83: 主轴齿轮比设定M 为凸轮轴依P5-84脉波数，执行凸轮曲线的周数，此参数伺服运转(Servo On)下可调 P5-84: 主轴齿轮比设定P 主轴所送的脉波数量，

8、齿轮曲线走P5-83趟,枕式药剂包装机控制参数设定,13,ASDA-A2 SOLUTION,枕式药剂包装机控制参数设定,A2电子凸轮凸轮曲线的缩放,P5-19: 电子凸轮曲线缩放倍率,最小设置单位为：0.000001倍，范围：-2147.000000 2147.000000； 正负有效； 凸轮运行中参数可以调节，并且在凸轮下次啮合后生效； P5-88.X设置0为凸轮命令关闭； 与P1-44、P1-45有异曲同工之妙，但是P1-44/45影响整个系统，凸轮关闭则变为系统的电子齿轮比；P5-19只对电子凸轮曲线本身的命令有影响；,14,ASDA-A2 SOLUTION,枕式药剂包装机控制参数设定,

9、电子凸轮凸轮曲线存储的设定：,曲线储存在资阵中，一条曲线最多可有720分割，共有721笔资(分割数加1)，曲线下载后，有执烧录到EEPROM的动作，断电后会保存曲线的值，可以编辑软件烧录或P2-08写入30、35烧录,P5-81: 凸轮曲线在资阵中的起始位置 P5-82: 凸轮曲线的分割数(在资阵中共P5-82 +1笔) P5-85: 凸轮曲线啮合后的起始,资阵的内容无法直接被外界读取写入，必须透过系统参数P5-10 P5-13 达成。,15,ASDA-A2 SOLUTION,枕式药剂包装机控制参数设定,电子凸轮其它相关参数：,P5-87凸轮啮合条件成立时，主动轴发送的脉波数量必须超过参数设定

10、值，凸轮才能正真啮合； P5-89脱离时机资料，Master轴到达设定位移量（P5-89)后，凸轮脱离； P5-90,E-CAM:AREANo+凸轮区域正端设定，设定范围为0360度； P5-91,E-CAM:AREANo-凸轮区域负端设定，设定范围为0360度； P5-90接P5-91之间，配合O点输出（0 x18）； P5-92，E-CAM:周期性之命令前置长度，主动轴（Master）发送的脉波数必须超过本参数设定值，凸轮才会啮合，设定为+则代表必须收到正向脉波作为前置量，设定+则代表收到反向脉波作为前置量；,16,ASDA-A2 SOLUTION,枕式药剂包装机控制参数设定,同步抓取修正

11、轴参数说明：,CAPTURE 功能设定： CAP控制码(P5-39.X): 设0即可 CAP来源轴(P5-39.Y): 1-辅助编码器，2-Pulse Command，3-主轴编码器 CAP信号逻辑(P5-39.Z): ON(上升缘动作)，NC(下降缘动作) CAP触发间隔(P5-39.U): 不必设定,同步轴会同时使用到CAPTURE与COMPARE功能,P5-39CAPTURE启动控制：,CAP资料阵列开始位置(P5-36): 设在未使用的资料阵列位置，使用同步抓取轴的功能，系统会在CAPTURE完成后自动，开启COMPARE功能。,17,ASDA-A2 SOLUTION,枕式药剂包装机控

12、制参数设定,A2电子凸轮主要参数设置说明P5-88,X:凸轮命令； Y:命令来源； Z:啮合时机； U:脱离时机； BA:脱离形式； S:啮合状态显示；,18,ASDA-A2 SOLUTION,枕式药剂包装机控制参数设定,同步抓取修正轴：P5-88设置0X251,由固定的裁切长度的设定，可以将每次裁切间所产生的误差量往设定值方向修正，如此则可消除每次裁切间所造成的累积误差。,P5-88设为0X251实现同步抓取修正轴，DI7是A2唯一的快速数位输入点，反应时间为5us，其他的DI反应时则为0.5ms；,19,ASDA-A2 SOLUTION,枕式药剂包装机凸轮曲线构建,电子凸轮凸轮曲线的构造：

13、自动飞剪同步区,当飞剪切切时，需要较长同步时间的应用，则可以选择此功能，此功能建造的曲线范围为“0.3切刀跨距切长度2.5切刀跨距”。,此法将利用新建的“巨集指令”，在驱动器中填入要求的参数，驱动器将利用这些填入的参数，在其内部制造凸轮曲线，此法将可以上位机快速的改变凸轮曲线。,20,ASDA-A2 SOLUTION,枕式药剂包装机凸轮曲线构建,使用步骤-设定系统参数：,电子凸轮凸轮曲线的构造：自动飞剪同步区,P5-81=凸轮表格的起点； P5-82=凸轮表格分割数，固定为7（共8点）； P5-85=0,凸轮表格啮合的起始点； P5-83=1,主动轴电子齿轮M，此处设为1； P5-84=裁切长

14、度所对应的主轴脉波数,21,ASDA-A2 SOLUTION,枕式药剂包装机凸轮曲线构建,使用步骤-设定系统参数：,电子凸轮凸轮曲线的构造：自动飞剪同步区,P5-94=近马达齿轮比A*刀具数目C; P5-95=近裁刀齿轮比B; P5-96=(切长L/（切刀运动圆周*D1)*速度补偿V*1000000*C其中0.8V 1.2,为飞刀速度调整；,22,ASDA-A2 SOLUTION,枕式药剂包装机凸轮曲线构建,使用步骤-设定系统参数：,电子凸轮凸轮曲线的构造：自动飞剪同步区,必须确保前面所填的“系统参数”与“巨集参数”无误； 在P5-95中下达绘制曲线的指令P5-95=6; 读取P5-95,实际

15、看其值是否为P5-96=0 x1006,此值表示为凸轮线已经建立成功，如果不是，依照显示错误，修正参数；,23,ASDA-A2 SOLUTION,枕式药剂包装机凸轮曲线构建,通过HMI与A2伺服的485通讯，只要简单的修改切长（色标距离）其余的参数机械参数相应输入及通过用宏程序运算，按照上述方法能够很快的建立起凸轮曲线。,电子凸轮凸轮曲线的构造：自动飞剪同步区,24,ASDA-A2 SOLUTION,枕式药剂包装机控制流程PR设置,送膜/切刀 轴回原点,PR路径执行 完成参数设置,电子凸 轮启动,啮合信 号DI7输入,枕式药剂包装机动作流程：,定位（REL) P6-17=125000,PR#8

16、 AUTO,JUMP: P6-17 =1,PR#9 JUMP INT,写参数 P5-97=0X00,PR#1 AUTO INS,原点复归 P6-01=0 PATH:7,PR#0 AUTO,定位(ABS) P6-15=0,PR#7 AUTO,写参数 P5-97=1,PR#5 AUTO STOP,切刀伺服PR路径设置（同步抓取修正，抓色标）：,写参数 P5-88=0X250,PR#2 AUTO INS,写参数 P5-39=0X020,PR#3 AUTO INS,写参数 P5-88=0X0251,PR#4 AUTO INS,定位（REL) P6-17=125000,PR#8 AUTO,JUMP: P

17、6-17 =11,PR#9 JUMP INT,写参数 P5-88=0X021,PR#11 AUTO STOP,原点复归 P6-01=0 PATH:7,PR#0 AUTO,定位(ABS) P6-15=0,PR#7 AUTO,切刀伺服PR路径设置（定长裁切，不抓色标）：,其中送料轴与切刀轴的PR参数设置类似；,25,ASDA-A2 SOLUTION,凸轮曲线建立(假定切长为130MM)：,输入相应的机械参数，有台达提供的PC软件直接建立凸轮曲线，下载并且烧入到驱动器里，并且确定了P5-84的值为73893；,枕式药剂包装机调试流程,26,ASDA-A2 SOLUTION,同步抓取修正相关参数：,由

18、固定的裁切长度的设定，可以将每次裁切间所产生的误差量往设定值方向修正，如此则可消除每次裁切间所造成的累积误差。由于P5-83为1，则P5-78与P5-84值相等。,枕式药剂包装机调试流程,P5-77 同步抓取轴位置计数器，用以监测同步轴已收到之脉波，即提供给凸轮系统的脉波 P5-78 同步抓取轴之标准长，即所要的裁长 P5-79 同步误差，同步轴实际输出与理想值间的累计误差 同步误差= 同步轴实际输出值 同步轴想设定值 = P5-77积增加 (P5-78 x 输出次) 4. P5-80 同步修正，每次输出所允许的最大修正,27,ASDA-A2 SOLUTION,凸轮轴无法启动：,枕式药剂包装机

19、调试流程,检查P5-88是否是0 x0251？是则电子凸轮已经开启，否则电子凸轮没有启动； P5-97是否是0 x1001？是则同步抓取修正功能已经开启，如果是出现失败码，则置0，重新写0 x1; 如果P5-88及P5-97都是正常，则取检查主轴是否有脉波输入且P5-86为正像递增，检查方法可以用示波器观察，如果P5-86为负向递减，则修改互换AB相脉输入；,P5-86正向递增,28,ASDA-A2 SOLUTION,凸轮轴裁切出现拉膜或堆膜情况：,枕式药剂包装机调试流程,一般来说包装出现堆膜的情况比较少，出现这种很可能就是机械有明显的打滑或者编码器直径或是编码器脉冲设置有问题； 拉料情况首先

20、调整切刀的位置，确保在同步区的时候对膜料进行裁切； 通过建表时候对速度补偿进行设置，设置负值可以解决拉料的情况；,同步区速度低于主轴速度,29,ASDA-A2 SOLUTION,凸轮轴裁切出现拉膜或堆膜情况：,枕式药剂包装机调试流程,4. 排除主轴脉波输入的干扰，主轴脉波命令与凸轮轴的关系： 当裁切长度设定需主轴输入脉波量N时，若主轴余裁切长度内送入脉波量多于N时，则会造成提早裁切；若送入少于N时，则会延迟裁切。,30,ASDA-A2 SOLUTION,固定的偏差量： 1）因为初始的调整没有对位好，可调整检测器位置或调整凸轮啮合前之P5-87初始前置量，即可解决此问题；,裁切不准确的问题分析：

21、,枕式药剂包装机调试流程,规划切长,实际切长,固定偏差,2）开启凸轮轴发现裁切位置不是理想的裁切位置，则可以通过P5-79及P5-80（必须开启）来调整：例如调整1MM,假设包长130mm，则设置P5-79:P5-84（P5-83 x 130mm）,3）通过设置P5-79后找准了裁切位置，确保每次开机都能够在需要的裁切位置，则必须把P5-79的调整值累加到P5-87的初始值里。,31,ASDA-A2 SOLUTION,2. 不过固定的偏差量： 1）不固定的偏差量，如机械滚轮滑动、胶模张力改变、材料污损、标记印刷不准确、主动轴脉波的遗失或造成的计算误差等等，逐一排查；,裁切不准确的问题分析：,枕

22、式药剂包装机调试流程,2）通过同步抓取修正，调整修正率来解决P5-80, 设定值较大，则误差的调整能较强，同步轴输出的速化大；设定值较小，当误差大时，则误差的调整能较弱，但同步轴输出的速变化较和缓;,32,ASDA-A2 SOLUTION,枕式药剂包装机调试流程,同步抓取修正轴参数说明：,设定值较大，则误差的调整能较强，同步轴输出的速化大；设定值较小，当误差大时，则误差的调整能较弱，但同步轴输出的速变化较和缓,P5-78 同步抓取轴之标准长，即裁长，必须设定准确，否则系统会一直存在修正，可参考监视变数51h察看实际输入脉波值再设定此参数,P5-79 同步误差，亦可由监视变054h察看，想的同步误差为0，当此值变化逐渐趋近0时，表示修正值设定妥当，当此值变化剧，或一直累积无法恢复为0时，表示设定当，请重新检视同步轴相关参数或调整机械，此值亦可写入，当要修正或重置累积误差时。,P5-80 同步修正：,同步抓取轴参数裁长：,同步抓取轴参数同步误差：,33,ASDA-A2 SOLUTION,枕式药剂包装机调试流程,同步抓取修正轴参数说