论施耐德Twido PLC在全自动铝塑包装机中的应用

1.概述
    铝塑包装机械作为包装设备的一种主要机型，具有安全高效，自动化程度高和生产效率高的优点，在医药包装和食品包装行业有非常广泛的应用，有非常广阔的市场前景。
    以前的铝塑包装机械控制系统采用单变频控制，设备的铝塑部分和包装部分采用机械硬连接，通过复杂的齿轮、联杆传动。存在机械加工复杂、精度要求高，安装调试繁琐，机构耦合误差大，生产周期长等的明显缺点。
    针对原单变频器控制系统的缺点，本控制系统采用开放式的双变频控制方式，通过变频器分别对铝塑部分和包装部分进行调速，通过编码器反馈的信号进行速度整定，保证整机的同步协调工作，实现精确控制。施奈德系列产品在此方面表现了良好的性能。下面介绍应用中的实例及具体实现方法。
2. 系统描述
1）工艺
全自动铝塑包装机主要有铝塑部分和包装部分构成，结构示意图如下：

铝塑包装机由铝塑机和包装机两部分构成。主要完成以下工作：底模送料、加热、产品加料、铝塑版剪切、包装机步进电机送料、不良品捡出、说明书的进给、以及最终产品的包装。针对原单变频器控制系统的缺点，本控制系统采用开放式的双变频控制方式
2）控制系统分析：
铝塑机控制系统的解决方案分析：
  本控制系统的核心内容是保证整机协调、同步动作。
整机工作以铝塑机的动作为基准，在触摸屏上设定主机的工作速度，铝塑电机按照设定速度工作。铝塑机主轴旋转一周为一个工作周期，PLC采集主轴上的编码器同步控制信号，控制底模气缸、剪切气缸、送料气缸在设定的角度和主轴同步工作。
铝塑机主轴工作一周，包装机主轴需要工作两周进行包装。同时步进送料电机工作两次。包装机以包装机的主轴动作为基准，采集包装机主轴上的增量编码器信号，控制平推气缸1、平推气缸2的工作。
控制重点是整合两台电机的同步工作：PLC同时采集铝塑机和包装机主轴编码器的信号，以铝塑机的动作为基准，采用手工编写的PID整定算法，通过PLC的模拟量输出控制包装机的速度。整定两个编码器的差值，实现同步动作。
  铝塑底模4路加热温度的控制。
铝塑底模需要进行加热软化至设定温度，然后底模气缸冲压成型。物料填充后进行成型剪切、热封。本机需要控制3路温度：模具上加热温度、模具下加热温度、热封温度。通过TWDALM3LT模拟量混合模块采集温度信号，PLC进行PID运算精确控制底模温度。
  利用光电检测元件，检测不良品，在后续工序停止说明书的进给，自动剔除不良品。
铝塑包装过程中，飞达进给说明书以及包装盒的包装是一自动的过程。光电检测元件如果检测出不良品，利用PLC的寄存器移位功能，停止该物料对应的飞达及包装动作，同时剔除该不良品。
3）功能的实现：
控制系统采用全系列施奈德系列产品,主机Twido可编程控制器：TWDLCAA40DRF、温度输入、模拟量输出混合模块TWDALM3LT、ATV31变频器、HMI触摸屏等。
施耐德TWDLCAA40DRF控制器，内置2路20KHz的高速计数和1路高速脉冲输出功能，有强大的数据浮点运算能力，在同步运动控制方面表现了良好的性能。同时内置14路PID功能方便进行温度加热控制。
针对铝塑包装机的控制要求和工艺要求分析，控制系统实现以下功能:
? PLC需要采集两路编码器高速脉冲信号，控制铝塑机、包装机的动作同步。
? 根据编码器的同步信号发送1路高速脉冲信号（PLS），触发送料步进电机同步工作。
? 采集3路PT100温度信号，经过TWIDO的PID运算控制底模温度。
? 两路模拟量输出信号，控制铝塑电机变频器、包装电机变频器。
   贴面机控制系统结构图如下：

    施耐德TWDLCAA40DRF控制器，内置2路20KHz的高速计数和1路高速脉冲输出功能，有强大的数据浮点运算能力，在同步运动控制方面表现了良好的性能。同时内置14路PID功能方便进行温度加热控制。
3. 系统总结
全自动铝塑包装机采用施耐德整体的控制系统解决方案，施耐德系列产品良好的兼容性以及产品优异的性能使控制变得更加简易、高效和稳定。电气结构简单和高稳定性为用户创造了更高的价值。