一种用于薄膜分切在线位置调整的控制系统和方法技术方案

一种用于薄膜分切在线位置调整的控制系统和方法，涉及手帕纸包装设备，即连续输送的薄膜快速进给时，精确调整薄膜分切位置，使包装薄膜正确包装在手帕纸上的一种电气控制方法，其系统包含检测单元、控制单元和执行机构，检测单元包括薄膜定位接近开关、薄膜色标检测器和旋转编码器、它们分别与可编程控制器的输入端相连；控制单元包括触摸屏、可编程控制器（以下简称PLC）和步进电机驱动器，触摸屏和PLC通过通讯总线电连接，步进电机驱动器输入端和PLC输出端相连；执行机构主要包含步进电机、集电环、同步带轮、传动齿轮、薄膜牵引辊、薄膜压紧胶辊、薄膜切刀。该控制方法能准确在线调整薄膜分切位置，调节方便，对薄膜偏差量能适时监控。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及自动化
，涉及手帕纸包装设备，即连续输送的薄膜快速进给时，精确调整薄膜分切位置，使包装薄膜正确包装在手帕纸上的。
技术介绍
手帕纸包装设备的工艺流程中，牵涉到薄膜分切。薄膜通常是连续进给，在这种连续进给方式中，印有色标和图案的连续薄膜被分切成片，由于机械传动误差，分切时可能切到薄膜的图案，造成分切位置不正确。为此，必须对薄膜分切位置进行调整。薄膜分切位置调整包括单张薄膜长度调整和单张薄膜分切初始位置调整。传统薄膜进给在线位置调整的控制方法是:由牵引输送轮牵引包装薄膜带进行输送，由色标检测器对包装薄膜上的色标进行检测，牵引输送速度由色标检测器、同步信号控制凸轮、电气系统、误差补偿装置和差动传动装置等实现调节，通过差动传动装置的正传或反转，使牵引输送轮增速或减速，实现单张薄膜长度补偿，薄膜分切初始位置调整通过移动色标检测器的机械相对位置来实现，从而实现包装薄膜在手帕纸上正确定位。由于该系统需要在线调整色标检测器的相对机械位置，调节量凭操作人员的感觉来调节，所以调节不方便，调节量不好控制，调节精度低。传统薄膜分切在线位置调整的控制方法影响产品质量和生产效率。
技术实现思路
为了克服传统薄膜分切在线位置调整控制方法对产品质量和生产效率造成的影响，本专利技术为手帕纸包装设备的薄膜分切在线位置调整提供了一种调节方便、调节量可控、性能稳定的电气控制方法。这种用于薄膜分切在线位置调整的控制系统，由检测单元、控制单元和执行机构三部分组成，其特征在于，检测单元包括薄膜定位接近开关、薄膜的色标检测器和旋转编码器，它们分别与可编程控制器的输入端相连；控制单元包括触摸屏、可编程控制器(以下简称PLC)和步进电机驱动器，触摸屏和PLC通过通讯总线电连接，步进电机驱动器输入端和PLC输出端相连；执行机构主要包含步进电机、集电环、同步带轮、传动齿轮、薄膜牵引辊、薄膜压紧胶辊和薄膜切刀；薄膜切刀安装在包装轮上，薄膜牵引辊和薄膜压紧胶辊相切，色标检测器安装在薄膜牵引辊旁边，薄膜牵引辊通过传动的一对齿轮与步进电机转子轴相连，步进电机转子轴的端部安装有集电环，步进电机转子轴通过传动的一对齿轮与传动轴相连，传动轴一端安装有同步带轮，传动轴的另一端安装有旋转编码器，传动轴的中部安装有感应凸轮，感应凸轮旁边安装有薄膜定位接近开关。本专利技术采用的色标检测器响应时间为50微妙，采用的接近开关最大开关频率为2000HZ，色标检测器和接近开关具有响应时间短的特性，步进电机空载启动频率为1200HZ,具有高动态性能，触摸屏能与PLC进行总线通讯，采用的PLC，输入端具有两个高速计数口和两个边沿中断口，能快速响应编码器脉冲信号和色标检测器及接近开关的检测信号，输出端具有一个高速脉冲输出口，能快速向步进电机驱动器发脉冲，采用的集电环能把步进电机驱动器输出的动力信号传输给旋转中的步进电机。一种用于薄膜分切在线位置调整的控制方法，其特征在于，同步带轮、传动齿轮、旋转编码器、步进电机外壳和转子、薄膜牵引辊、薄膜切刀和薄膜定位接近开关感应凸轮，由同一个动力拖动，色标检测器固定在薄膜牵引辊傍边，检测薄膜色标，同步带轮和相关齿轮转动一个工位，感应凸轮触发薄膜定位接近开关一次，旋转编码器旋转一周，发出N个脉冲，步进电机外壳和转子转动一周，与步进电机转子相连的薄膜牵引棍牵引薄膜运行L长距离，薄膜色标触发色标检测器一次，切刀在薄膜分切处切断一张薄膜。编码器一圈的脉冲数N对应牵引辊转动距离L。启动机器，当感应凸轮在位置A对正薄膜定位接近开关时，测量薄膜色标是否对正色标检测器，如果此时薄膜色标对正色标检测器，表示薄膜在机器上位置正常，如果色标检测器没有对正薄膜色标，则表示薄膜与机器位置出现偏差，偏差值就是从接近开关对正感应凸轮即位置A开始，到色标检测器检测到色标为止，这一段时间内，旋转编码器发出的脉冲数Λ η,感应凸轮触发薄膜定位接近开关，PLC的计数器I从O开始计编码器脉冲数，当色标检测器检测色标时，读出计数器I的当前值，这个当前值就是Λη，当Λη〈Ν/2时，薄膜偏差长度AL=Ar^LzU步进电机转子转动一周，步进电机驱动器发出N ,个脉冲，薄膜补偿量AL ζ =Anl L / N、=AL, PLC向步进电机驱动器发出补偿脉冲数Δη^=Δη* N VN,步进电机转子相对于步进电机外壳，驱动薄膜牵引辊沿着薄膜运行的方向转动AL入当Λη>Ν/2时，薄膜偏差长度Λ L= (N-Λ n) *L/N，PLC向步进电机驱动器发出补偿脉冲数Δη , =(Ν-Δη)* N , /N，步进电机转子相对于步进电机外壳,驱动薄膜牵引辊沿着薄膜运行的反方向转动AL入如果下一张薄膜没有产生偏差，则感应凸轮到达位置A时，下一张薄膜色标对正色标检测器，从而完成单张薄膜长度调整。以上在线自动调整能保证单张薄膜长度 不出现偏差，但单张薄膜在薄膜分切处被切断的初始位置不准切，薄膜有可能被切到薄膜图案上。人为调整感应凸轮到位置B，使薄膜定位接近开关在B位置启动PLC计数器I从O开始计数编码器脉冲，那么薄膜色标到达色标检测器检测的位置时，计数器I的当前值ΛΝ1包括Λι^ + Λη，Λn:|J]是编码器由位置A到位置B所发脉冲数，它是薄膜分切初始位置调整值，相应的步进电机补偿脉冲数为ΛΝ1 y = ΛΝ1* /N，薄膜牵引辊牵引薄膜补偿相应长度ALz=A NI L / ，此时，单张薄膜被切断位置移动Anto* L / N ,，如果下一张薄膜没有偏差产生，下一张薄膜色标到达色标检测器与感应凸轮到达位置B点是同一时刻，如果下一张薄膜有偏差量产生，计数器I从位置B开始测量偏差值，测出的偏差值是Λη，不断调整感应凸轮，使薄膜定位接近开关启动PLC计数的B位置不断变化，薄膜牵引辊牵引薄膜不断改正薄膜分切位置，直到薄膜在分切位置正确切断为止，从而完成薄膜分切初始位置调节和薄膜长度补偿调节。机器实际运行中，不断改变感应凸轮的位置非常不方便，并且调整量也不好控制，本专利技术在PLC中使用另一个计数器2来“模拟”感应凸轮在位置B触发PLC计数器I计数。首先调整感应凸轮，使色标检测器检测到色标时，薄膜定位接近开关触发，感应凸轮这个位置当做位置A点，在A点，薄膜定位接近开关向PLC边沿中断口 2发出信号，中断程序2运行，在中断程序2中，设定计数器2从O开始计数，根据来自触摸屏的薄膜初始位置调整值Δη^设定计数器2的预设值PV, PV=Ani^启动计数器2,计数器2开始计由高速计数口 2输入编码器脉冲数，计数器2的当前值CV不断增加，当CV=PV= Anft,计数器2发出信号，触发中断程序3，在中断程序3中启动计数器I计数，计数器2 CV=PV这一时刻，相当于感应凸轮移动到位置B点触发PLC计数器I计数。这样在触摸屏上不断修改薄膜初始位置调整值Λ η#同样能达到不调整感应凸轮，而使B点位置不断变化的效果。在中断程序3中，设定计数器I从O开始计数，计数器I启动计数后，接收来自高速计数口 I的编码器信号，当色标检测器检测到色标时，PLC边沿中断口 I触发中断程序1，中断程序I开始运行，在中断程序I中读出计数器I的当前值CV1，CVl=ANl,步进电机调整薄膜牵引辊转动，相应薄膜位置改变，薄膜与切刀相对分切位置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于薄膜分切在线位置调整的控制系统，由检测单元、控制单元和执行机构三部分组成，其特征在于，检测单元包括薄膜定位接近开关、薄膜的色标检测器和旋转编码器，它们分别与可编程控制器的输入端相连；控制单元包括触摸屏、可编程控制器（以下简称PLC）和步进电机驱动器，触摸屏和PLC通过通讯总线电连接，步进电机驱动器输入端和PLC输出端相连；执行机构主要包含步进电机、集电环、同步带轮、传动齿轮、薄膜牵引辊、薄膜压紧胶辊和薄膜切刀；薄膜切刀安装在包装轮上，薄膜牵引辊和薄膜压紧胶辊相切，色标检测器安装在薄膜牵引辊旁边，薄膜牵引辊通过传动的一对齿轮与步进电机转子轴相连，步进电机转子轴的端部安装有集电环，步进电机转子轴通过传动的一对齿轮与传动轴相连，传动轴一端安装有同步带轮，传动轴的另一端安装有旋转编码器，传动轴的中部安装有感应凸轮，感应凸轮旁边安装有薄膜定位接近开关。

【技术特征摘要】
1.一种用于薄膜分切在线位置调整的控制系统，由检测单元、控制单元和执行机构三部分组成，其特征在于，检测单元包括薄膜定位接近开关、薄膜的色标检测器和旋转编码器，它们分别与可编程控制器的输入端相连；控制单元包括触摸屏、可编程控制器(以下简称PLC)和步进电机驱动器，触摸屏和PLC通过通讯总线电连接，步进电机驱动器输入端和PLC输出端相连；执行机构主要包含步进电机、集电环、同步带轮、传动齿轮、薄膜牵引辊、薄膜压紧胶辊和薄膜切刀；薄膜切刀安装在包装轮上，薄膜牵引辊和薄膜压紧胶辊相切，色标检测器安装在薄膜牵引辊旁边，薄膜牵引辊通过传动的一对齿轮与步进电机转子轴相连，步进电机转子轴的端部安装有集电环，步进电机转子轴通过传动的一对齿轮与传动轴相连，传动轴一端安装有同步带轮，传动轴的另一端安装有旋转编码器，传动轴的中部安装有感应凸轮，感应凸轮旁边安装有薄膜定位接近开关。2.根据权利要求1所述的一种用于薄膜分切在线位置调整的控制系统，其特征在于，色标检测器响应时间为50微妙，采用的接近开关最大开关频率为2000HZ，色标检测器和接近开关具有响应时间短的特性，步进电机空载启动频率为1200 HZ,具有高动态性能，触摸屏能与PLC进行总线通讯，采用的PLC，输入端具有两个高速计数口和两个边沿中断口，能快速响应编码器脉冲信号和色标检测器及接近开关的检测信号，输出端具有一个高速脉冲输出口，能快速向步进电机驱动器发脉冲，采用的集电环能把步进电机驱动器输出的动力信号传输给旋转中的步进电机。3.一种用于薄膜分切在线位置调整的控制方法，其特征在于，同步带轮、传动齿轮、旋转编码器、步进电机外壳和转子、薄膜牵引辊、薄膜切刀和薄膜定位接近开关感应凸轮，由同一个动力拖动，色标检测器固定在薄膜牵引辊傍边，检测薄膜色标，同步带轮和相关齿轮转动一个工位，感应凸轮触发薄膜定位接近开关一次，旋转编码器旋转一周，发出N个脉冲，步进电机外壳 和转子转动一周，与步进电机转子相连的薄膜牵引棍牵引薄膜运行L长距离，薄膜色标触发色标检测器一次，切刀在薄膜分切处切断一张薄膜；编码器一圈的脉冲数N对应牵引辊转动距离L。4.根据权利要求3所述的一种用于薄膜分切在线位置调整的控制方法，其特征在于，启动机器，当感应凸轮在位置A对正薄膜定位接近开关时，测量薄膜色标是否对正色标检测器，如果此时薄膜色标对正色标检测器，表示薄膜在机器上位置正常，如果色标检测器没有对正薄膜色标，则表示薄膜与机器位置出现偏差，偏差值就是从接近开关对正感应凸轮即位置A开始，到色标检测器检测到色标为止，这一段时间内，旋转编码器发出的脉冲数Λ n，感应凸轮触发薄膜定位接近开关，PLC的计数器I从O开始计编码器脉冲数，当色标检测器检测色标时，读出计数器I的当前值，这个当前值就是Λη，当Λη〈Ν/2时，薄膜偏差长度Δ?=Δη*?νΝ，步进电机转子转动一周，步进电机驱动器发出N y个脉冲,薄膜补偿量 L / N, AL^=AL, PLC向步进电机驱动器发出补偿脉冲数Δ η'= Δ η*N VN,步进电机转子相对于步进电机外壳，驱动薄膜牵引辊沿着薄膜运行的方向转动AL入当Λη>Ν/2时，薄膜偏差长度Λ L= (N-Λ n) *L/N，PLC向步进电机驱动器发出补偿脉冲数Δη ' = (N-An)* N /N,步进电机转子相...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨远宏，谷千里，
申请(专利权)人：常德烟草机械有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43