WINAC在热收缩膜包装机上的应用
一、 项目简介
广州市花都轻工机械厂是民营企业，专门生产啤酒饮料干包装机械。热收缩膜包装机是广州市花都轻工机械厂与我公司广州柏能科贸发展有限公司合作研发生产。我公司研究了意大利SMI 公司和德国KRONES 公司的同样机型后，基于此机型的特点，比如用七台伺服电机实现同步性能，要求通讯速率高，程序扫描时间短等等，电气控制决定采用PanelPC+ WINAC （软PLC）为核心，伺服电机为驱动的系统。在国内啤酒饮料包装设备中首次使用西门子的软PLC 产品WINAC，使得西门子的软PLC－WINAC 产品及相关技术首次进入国内啤酒饮料包装设备中使用WINAC 系列产品奠定了基础。
二、 系统介绍
1、热收缩膜包装机的原理
热收缩膜包装机主要共有七台伺服电机，通过七台伺服电机彼此之间的配合把流水线上的啤酒，从热收缩膜包装机出来以后形成九瓶一组或十二瓶一组的以塑料膜封装的产品。
2、热收缩膜包装机的工作流程
热收缩膜包装机由进瓶系统、容器分列机构、送纸板机构、送切膜机构、裹膜机构、热收缩隧道以及纸板平台构成的（见附图一）。其流程如下：
由贴标机出来的瓶子，由输送到热收缩膜包装机的进瓶带上，当瓶子积累到一定数量时，容器分列机构开始动作，把瓶子分成n 瓶一组一组的，然后送纸机构同步送上纸板，再通过送切膜机构和裹膜机构把每一组瓶子裹包好，送进热收缩隧道，如此周而复始不断的循环，直至操作者发出停机命令为止。
3、系统控制对象
该系统中模拟量输入2 点，数字量输入/输出信号共有30 多点，控制对象主要有伺服电机、变频器、电磁阀、电动机等。
三、 控制系统的构成
根据用户的需求，机械系统的要求，设计了此机构的电气控制系统。
见下图:
1、驱动要求
从上述过程可以看出，包装过程须七台电机准确同步，随时按用户要求改变运转速度。而且进瓶系统可采用多种产品排列组合，更换瓶型和改变排列组合调整方便，可方便调节薄膜的长度。
2、包装过程控制
包装过程的位置控制是整个机器的控制核心，它的位置控制的好坏直接影响包装的连续性。在45 包/分钟的情况下，一个动作周期只有1.33 秒时间，容器分列、送纸板、送切膜、裹膜要求精确控制同步，数据量交换大，时间短，动作要求准确，所以我采用了德国Sew 公司的伺服控制器，伺服电机及德国的Siemens 的将PC 控制、数据处理、通讯、可视化等技术集成于一体的PC670+WINAC，使得控制与监控相集成。先进的西门子PC670 控制系统，具有奔腾PIII500 至1.3G 处理器适用于与苛刻的工业环境采用Profibus 总线结构，可高达12M 的通讯速率，高速运行准确定位，开放式的通讯，有调试方便，不需要另外的编程器即可调试。面板或PC670 属SIMATIC 面板或PC 系列，具有所有的工业PC 的功能。它的面板有10`` 和12``两种类型 ，触摸屏和薄膜键盘两种规格。整体的PC 设计对抗震动、抗冲击的高防护等级。例如特殊的吸收振动的悬浮式硬盘提供绝对的安全操作，即使在受到高强度的机械撞击的情况下。采用ET200 分布式远程I/O，控制程序与STEP7-300 100%兼容。而且支持OPC、ACTIVE 及C++编程，预留与办公室网络及MICROSOFE OFFICE、EXCEL 数据接口。
四、 控制系统的实现
由于整个过程的动作比较多，数据量比较大，我采用了分块编程的处理方法。整个程序共有功能块（FC）25 个，数据块10 个，每个程序块、功能块完成相应的功能。在本系统中下载不同品种数据和位置同步比如容器分列已及送切膜的程序比较复杂，其他的功能的编程比较普遍。
1、以下载不同品种数据的程序为例，由于每一个品种，每一台伺服都需要变更500 多个数据，故采用了指针方式来变位寻址。具体程序如下：
编一个数据上载保存子程序FC24，调用它时只需输入3 个参数值。
CALL FC24
PIW-ADDR：W#16#1 伺服号码
DB-N0：30 DB 块号
PQW-SUM：W#16#5E00 数据指针的起始地址
再编一个下载数据的子程序调用它时输入3 个参数值：
CALL FC25
PIW-ADDR：W#16#1 伺服号码
DB-N0：31 DB 块号
PQW-SUM ：W#16#5E00 数据指针的起始地址
2、容器分列机构由于是采用两台伺服电机 控制把紧密排列的啤酒瓶分列成n 瓶一组的，两组之间有一定间隙的排列组合。因此要求两台电机通过高低速交错配合要非常准确。在这里我采用了Sew 伺服控制器的曲线功能跟WINAC 配合解决了这难点。
3、送切膜伺服电机的运动过程对于膜的裹包效果以及膜的长短来说是至关重要的。我用WINAC 的快速特征和Sew 的伺服特性解决这个问题。
附图
五、 结束语
本台设备首次将SIEMENS 的软PLC 产品WINAC 应用于啤酒干包装设备。多台热收缩膜包装机销售至今一直稳定运行，深受用户好评。德国的Siemens 的将PC 控制、数据处理、通讯、可视化等技术集成于一体的PC670+WINAC，在热收缩膜包装机的成功使用，引起了越来越多啤酒厂的兴趣，具有广阔的推广前景。由于开发时间比较短，只有短短的两个月时间，定位的精确性、膜长控制的准确性还不够完美，WINAC ODK将扫描程序与VC++程序紧密结合，用VC++来开发复杂的控制算法有助于进一步完善此机型。
