共通技术-MC_Phasing命令在枕式包装机上的应用

MC_Phasing命令在枕式包装机的应用主要包括有色标纠偏、防空包功能及供料机构供料动作。

1.包装膜的色标纠偏

A.问题点：拉膜辊在运行的过程中有可能出现打滑或拉扯膜，如果拉膜辊一直按定长的进行拉模，切出来的包装袋上的图案就会走偏，为了防止这个情况出现，通常在包装膜上每隔一个袋长距离，就会有一个色标标记，通过色标传感器对色标的检测，对拉膜轴或端封轴的运动进行微调，从而保证图案不会走偏。现在的问题点是：如何在NJ控制器中实现包装膜的色标纠偏功能。

B.解决思路：在本设计中，我们考虑通过调整端封轴的运动，从而实现色标纠偏的功能。假设色标传感器检测到第一个色标时，拉膜轴当前脉冲值为P1，当检测到第二个色标时，拉膜轴当前脉冲值为P2，如果包装膜没有出现打滑或者拉扯时，P1-P2-包装袋长度（脉冲数）=0。当出现打滑或拉扯膜时，P1-P2-包装袋长度（脉冲数）=偏移值。当偏移值为正时，即出现打滑现象（检测到两个色标的时间内，拉膜轴运行的距离大了），端封轴需要减速运行才能切到色标，当偏移值为负值时，即出现拉扯膜现象，端封轴需要加速运行才能切到色标。如何将偏移值的大小，反过来调整端封的运动。

我们可以使用MC_Phasing命令调整端封的运动，从而实现色标纠偏功能。MC_Phasing命令的功能就是在凸轮运动或齿轮运动的过程中，对主轴进行相位偏移。

如上图所示，曲线1为正常的端封凸轮曲线，曲线2为端封在追赶期时执行了MC_Phasing命令，其中相位偏移值（Phaseshift）等于500，在两曲线都到达同步区域时，曲线2比曲线1超前了500个脉冲。

如上图所示，正常时，端封旋转180°刚好切到色标位置，现在端封旋转180°，要切到距离色标L的位置，如下图所示。

我们只要在端封的追赶期执行MC_Phasing命令，其中相位偏移值(Phaseshift)等于拉膜轴（Master）运行L距离需要的脉冲数P，若端封需要提前L距离切到包装膜，P为正值，若是延后L距离切到膜，P为负值。

所以，MC_Phasing命令用于色标纠偏时，只需要将算出的偏移值（P1-P2-包装袋长度（脉冲数）），代入相位偏移值(Phaseshift)中，并在每次端封凸轮运行结束时执行MC_Phasing命令（避免MC_Phasing未执行完成，端封就进入同步区域，影响端封拉膜的同步运动）。

C.具体的程序实现：在色标传感器检测到色标标签时，需要读取拉膜轴当前的脉冲值，我们可以使用MC_TouchProbe指令读取拉膜轴当前脉冲值。使用该命令读取脉冲值，比使用普通I/O点进行数据读取反应速度更快。

色标纠偏分为第一次检测到色标与第一次之后检测到色标，它们的纠偏补偿值的算法不同，第一次检测到色标，包装膜偏移值:=色标检测当前位置-(包装袋长度（脉冲数）-拉膜继续移动距离)；第一次之后检测到色标，包装膜偏移值:=色标检测当前位置-色标检测上次位置-包装袋长度（脉冲数）;包装膜偏移值计算出来后，需要除以虚轴拉膜轴的齿轮比，将拉膜轴上的偏移值转换为主轴的偏移值，然后将计算的值进行取反，求得的值就是色标纠偏补偿值。具体程序如下：

色标纠偏补偿值计算好后，代入端封轴-主轴及送料轴-主轴的MC_PHASING命令相位偏移值（Phaseshift）内，由端封凸轮结束位触发该命令，如下图所示：

在色标纠偏中，为什么送料轴也需要进行纠偏操作，因为端封在执行MC_Phasing命令时，其运动规律与原来比较发生了改变，如果送料轴还是按原来的规律运行，就会出现切到料的现象，所以端封轴执行了多少变化，送料轴也执行多少变化，所以端封轴-主轴及送料轴-主轴的MC_PHASING命令相位偏移值（Phaseshift）与速度（Velocity）相等。

2.送料机构的防空包功能

A.问题点：枕包机系统在运行过程中，可能会因为前端设备来料不连续，物料间的距离太大，在供给机构这边就有可能出现某段链条上没有物料，而系统是在继续运行，在进行封包时，就会出现空包现象。为了防止该情况出现，客户要求在检测到某段链条上没有物料时，供给机构需要加速将该段空链条走完，让后面的物料补上，防止形成空包。如果出现两段链条上都没有物料，系统就停机。问题点是如何实现以上功能。

B.解决思路：考虑在供给机构上安装传感器，系统正常运行时，供给机构每运行一段链条的长度，传感器肯定能检测到物料信号，也就是传感器检测到物料信号后，经过1.1倍链条节距长度的距离，都没有检测到物料信号，就可以认为该链条上没有物料，系统可以执行防空包操作。

防空包功能的解决思路是，供料机构在正常时运行一段链条节距长度的时间里，在执行防空包功能时，要运行两段链条节距。我们可以考虑使用MC_Phasing命令，其中主轴是虚轴，从轴是供给轴，相位偏移值（Phaseshift）等于虚轴完成一个物料包装需要的脉冲数（5000脉冲），命令执行后的运动曲线如下图所示。

C.具体的程序实现：在本项目中，传感器检测到供给机构的链条上没有物料，就马上执行防空包功能，是不能符合客户要求的。原因如下图所示：

防空包传感器 供给机构出口

在客户的设备中，防空包传感器不是刚好安装在供给机构的出口处，防空包传感器在检测到链条上没有物料时，不能马上执行防空包命令，而是要先将链条上缺料的情况先记录下来，然后等待空链条运行到供给机构的出口，再执行防空包命令。

传感器在该位置检测到链条上没有物料。

我们可以在程序中建立数组，编写以下程序：

IF 送料.Act.Pos-防空包送料当前值>链条节距（脉冲数）*LREAL#1.1 then 防空包计算数组[I10]:=送料.Act.Pos;

I10:=I10+1; END_IF;

其中“防空包送料当前值”就是上次传感器检测到有物料信号时，记录的位置值。传感器每检测到1次没有物料，就将当前值记录到数组里。

当空链条运行到该位置时，就可以执行MC_Phasing命令，将空的链条快速走完，后面有料的链条快速补上。

也就是从传感器检测到链条上缺物料，到系统执行防空包功能命令MC_Phasing，供给轴运行的距离是“防空包传感器到送料出口距离+物料长度-链条节距”。

传感器检测到缺料信号，该推杆运行到送料机构出口，即可执行MC_Phasing命令。

所以程序就可以按如下编写：

空包间隔:=REAL_TO_LREAL((防空包传感器到送料出口距离+物料长度-链条节距*REAL#1.1)*(10000.0/送料运行一圈的距离));

空包监控:=送料.Act.Pos-防空包计算数组[0]; IF I10>UINT#0 THEN IF 空包监控>空包间隔 THEN 防空包功能开始:=TRUE; I10:=I10-1; FOR I11:=0 TO I10 DO 防空包计算数组[I11]:=防空包计算数组[I11+1]; END_FOR; END_IF;

END_IF;

3.供料机构的功能实现

A.问题点： 供料机构 供给机构

如上图所示为供料机构的示意图，供料机构分为前后两段结构，两段供料机构由齿数比为1:2的同步轮控制，其作用就是将前段紧挨在一起的物料，在后段拉开一个物料的距离，供料机构后段安装有传感器，用于检测来料信号及供料机构的原点信号，供料机构的作用，就是如何将物料送上供给机构，两个推杆的中间位置，问题是如何实现以上功能。

B.解决思路：如何将供料机构上的物料，送上供给机构，该问题我们可以分开两个阶段来实现，第一阶段是如何让第一个物料送到供给机构两个推杆的中间位置；第二阶段是如何让后续来的物料，都送到供给机构两个推杆的中间位置。 如何让第一个物料送到供给机构两个推杆的中间位置：假设供料机构在原点时，物料是停在供料机构的出口处；供给机构在原点时，最后一个推杆距离供给机构的进口的距离是[(链条节距-物料长度)/2],按下启动，物料就能刚好送到供给机构两个推杆的中间位置(假设供料机构与供给机构的速度相等) 。

推杆距离供给机构的进口的距离是[(链条节距-物料长度)/2] 物料停在供料机构的出口处

图1

实际上，供料机构在原点时，物料距离供料机构的出口距离为L1，供给机构在原点时，最后一个推杆距离供给机构的进口的距离是L2(假设L2> [(链条节距-物料长度)/2)。假设下图中，虚线位置为供料机构，送料机构的基准原点（即物料停在供料机构的出口处及推杆距离供给构的进口的距离是[(链条节距-物料长度)/2]）。

图2 在MC_Phasing命令的应用中，我们可以对该命令的应用作如下理解，假如实际位置与基准位置偏差某段距离，那么我们可以通过执行MC_Phasing命令，令实际位置跟上基准位置，其中命令相位偏移值就等于该段距离（脉冲数）。从轴要做追赶运动才能跟上基准位置的，偏移值为正，否则为负。

在本项目中，供料机构实际的原点位置比基准原点落后了L1距离，供给机构的实际原点比基准原点超前了L2-[(链条节距-物料长度)/2]距离，所以，要令供料机构的物料送上供给机构，我们可以在执行启动命令同时，再执行一条MC_Phasing命令，其中相位偏移值就等于L1（脉冲数）*供料伺服与供给伺服的齿轮比+L2-[(链条节距-物料长度)/2]（脉冲数），如此就可以实现将供料机构第一个物料送上供给机构上。

如何让后续来的物料，都送到供给机构两个推杆的中间位置：第一个物料送上供给机构后，如果供料机构后面的来料都是一个挨着一个，没有间隙的过来，即供料机构运行一个物料的长度，供给机构就运行一个链条节距的长度，传感器检测到物料信号，然后执行MC_Phasing命令，每一个物料就都能成功送到供给机构两个推杆的中央。对于供给机构，每次物料传感器检测到物料时，读取出的供给机构当前位置值，除以链条节距，得出的余数就是零。

但实际上来的料不可能都是连续没间隙的，于是现在来了一个物料，当传感器检测到该物料时，读取供给机构上的当前位置值，与链条节距求余数，求得的余数L3就是现在供给机构上最后一个推杆，与在原点时最后一个推杆的位置差。

如上图所示，实际最后一个推杆位置与基准位置比较，超前了L3距离，所以我们可以通过执行MC_Phasing命令，将超前的距离追回来。其中MC_Phasing命令的相位偏移值就等于“第一次执行Phasing的相位偏移值+L3（脉冲）”。以上就是解决该问题的思路。

C.具体的程序实现：供料机构的物料检测传感器是安装在供料机构的后段，供料伺服是控制机构的前段，前段与后段又是通过齿数比为1:2的同步轮控制，所以，物料在供料机构后段运行了L1的距离，实际供料伺服只是发送了

1L1的脉冲数，所以在计算相位偏移值时，2需要将“物料传感器到供料机构出口的距离”除以2。

在执行MC_Phasing命令时，有可能会出现物料已送上供给机构了，但供料机构上还没

执行完MC_Phasing命令，物料就无办法送上准确的位置。

执行了MC_PHASING命令曲线 偏移距离 正常曲线

如上图所示，蓝色线段是正常执行齿轮运动的主_从运动曲线，粉色是执行了MC_Phasing命令的主_从运动曲线，虚线段就是两者的偏移距离，所以假如偏移距离大于“物料传感器到供料机构出口的距离”就会出现物料已送上供给机构了，但供料后段还在执行MC_Phasing命令。

为了避免以上情况，我们可以进行如下操作：

当执行的MC_Phasing命令的相位偏移值大于物料传感器到供料机构出口的距离，物料无法送上该段链条上时。

我们可以考虑让物料送上

该段链条上。

如上图所示，当执行的MC_Phasing命令的相位偏移值大于物料传感器到供料机构出口的距离，物料无法送上距离供给机构进口最近的一段链条上时，那就可以考虑将物料送上后一段链条上。我们可以通过执行MC_Phasing命令，相位偏移值就等于“原来的相位偏移值-链条节距（脉冲数）”。具体程序如下所示：

IF 配料1偏移中间量<=((配料1传感器到出口的距离/2.0)*(10000.0/配料1运行一圈的距离))/REAL_TO_LREAL(配料1送料轴齿轮比 ) THEN 配料1纠偏补偿值:=配料1偏移中间量; ELSE 配料1纠偏补偿值:=配料1偏移中间量-链条节距（脉冲数）;

END_IF;

以上就是编写供料机构运动流程程序的思路。