2.控制系统设计

2.1主控制器

主控制器主要进行模拟量控制、传感器控制、光源控制、传动控制、定位控制、气动控制、工艺参数、工艺过程、运行故障、产品质量和安全防护等部分的控制。采用PLC可编程逻辑控制器和相关的辅助系统来完成系统的实时性和准确性控制。

2.2多电机同步技术与伺服技术

包装物品是通过主传动系统进行传送，各种包装的辅助材料是通过供送系统进行传送，它们之间的相互动作需协调配合，控制上也应保持一致。多电机伺服控制系统采用PLC进行控制，机器设备各工位间的检测通过外围的各工位接近开关完成，从而实现无触点信号的输入和控制系统的电、光、机和气的协调动作。通过适度的调整分瓶器和封箱、喷胶、整型气缸的位置，可以进行不同规格纸箱的包装。

2.3操作系统设计

通过变频技术和人机界面的应用，使包装设备可在手动、自动和调试模式等不同的工作方式下，控制设备以不同速度进行运行。变频器通过RS-485接口进行通信，可在人机界面上显示和设定相关参数。

3.控制系统方案

自动纸箱包装机控制系统主要包括：PP451人机界面、运动控制器EX470、检测元件、伺服驱动器、执行元件和伺服电机等。运动控制器EX470是通过CAN总线来控制伺服驱动器的，完成对伺服电机的实时控制。

机器位置的运行检测和包装周期都是通过伺服控制设定的。伺服电机的一侧安装有编码器，根据接收旋转编码器的脉冲反馈信号，与伺服电机构成闭环控制。编码器选取增量型编码器。通过编码器接口将数据传送到EX470，将接收数据进行处理表明机器的实际运行位置。在纸箱的包装过程中，推瓶的杆每推出一组瓶就完成了一次包装，在推瓶杆经过处的一侧安装一检测开关，利用对EX470记录的编码器数据清零。在每一次包装周期中，取纸板、放纸板和分瓶等动作的位置数据都与EX470中的编码器数据进行一一比对，根据对比的数据控制机器的每一个动作。

3.1分瓶电机控制系统

分瓶电机驱动是分瓶电机分别驱动两组挡瓶的爪手。在包装机上，包装段上的瓶传输是通过主驱动电机来实现的。分瓶是将规律排列紧密的瓶分隔成3×4组或其它规格的组合瓶组。在两组分瓶器电机的传送链上，分别安装了等距离的两组挡瓶爪，两电动机快慢的交替运行。将排列好的瓶分成3×4一组，然后通过主电机传输到下一工位。

分瓶电动机控制。两个分瓶电动机进行有规律的交替运行。是以主电动机的脉冲数作为同步控制信号(X方向)，分瓶的电动机自身脉冲数(Y方向)，按照提前设定好的运动轨迹进行运行，只有在主电动机运动的情况下，分瓶电动机作为从电动机按特定的轨迹同步运行。

分瓶电动机同步参数的设定决定了分瓶电动机按照特定规律进行运行，运行的起始位都要有个参考位，此处可在人机界面上进行设定。

3.2纸箱板供给系统

纸箱板供给系统主要包括：纸箱板垂直供给和纸箱板水平供给两部分。

纸箱板垂直供给部分。纸箱板垂直供给是通过垂直供给电动机进行驱动的，一台电动机驱动一个主托叉，另一台电动机驱动副托叉。垂直纸箱板的供给主要是通过电动机驱动主托叉供给纸箱板。当纸箱板的供应数量减少到一定数量时，通过副托叉来托住剩余的纸箱板，然后主托叉向下降到等待纸箱板的位置，当纸箱板向上托起到位后。撤出副托叉通过主托叉正常进行供给，直到完成一组纸箱板的补充。

纸箱板水平供给装置。通过水平供给的驱动电机，通过不断的检测供箱板输送链上的实时状态，控制输送电机。将箱板从最初始的堆放位置，输送给箱板的等待工位位置。当副托叉向上托住纸箱板后，主托叉向下运动到初始的位置，然后控制电动机将等待工位的纸箱板送到垂直的工位位置，完成一次水平供给纸箱板的过程。

3.3取纸箱板系统组成和控制系统

取纸箱板系统组成。取纸箱板系统主要包括：同步齿型带、驱动轴和被动轴等三部分组成。同步齿型带上安装有两组空气吸盘，当伺服电动机与主驱动的电动机进行同步的往返运行，从而达到高速的自动取纸箱板的功能。

取纸箱板控制系统的核心是进行伺服电动机的控制。伺服电动机驱动的同步齿型带，在同步齿型带安有两组吸盘，用于取纸板动作。伺服电动机的正转运行，在第l组吸盘到达放纸板的位置时，向下释放纸箱板，与此同时第2组吸盘也开始动作，到达吸纸箱板的位置后吸纸箱板，完成取纸箱板的一个周期。伺服电动机的反转，在第2组吸盘到了放纸板的位置时，向下释放纸箱板，同时在第1组吸盘到达吸纸箱板的位置时向上吸纸箱板，完成一次取纸箱板的活动周期。

3.4喷胶控制

喷胶控制也是该机器的一大难点，在0～360度范围内当检测到有纸板到达喷胶机的位置时，判断主轴在0～360度范围内旋转到一定角度后打开喷胶电磁阀开始喷胶，到达另一角度后关闭喷胶电磁阀。而且由于喷胶电磁阀动作的滞后性，在不同生产机速下要设置不同的前溃补偿量。

结论

在高速纸箱包装机上运用伺服运动控制系统使控制系统更加精准、更加灵活、更加完善和可靠稳定。新一代运动控制器增加了很多实用的功能，降低了使用者的编程难度，在一些控制要求较高的机械上可以真正体现出它的优势。使用伺服电动机不仅可有效的降低了机械对设备的冲击损害，而且还可大大降低使用传统控制方式带来的设备故障率。