立式包装机培训资料欧姆龙自动化中国有限公司2013年12月目录一、立式包装机 (1)1.1立式包装机概述 (1)1.2工艺介绍及其关键点 (2)1.3关键控制技术&欧姆龙解决方案 (6)二、高速立式包装机 (3)2.1高速立式包装机概述 (3)2.2追剪的原理及实现方法 (13)2.2.1CP1H追剪实现方案 (13)2.3飞剪的原理及实现方法 (17)2.3.1CP1H追剪实现方案 (20)一、立式包装机1.1立式包装机概述立式包装机是将卷筒状的包装材料制成袋筒，充入物料后，进行封口，三个功能自动连续完成的机器；其主要由计量装置、传动系统、横封和纵封装置、成型器、充填管及薄膜牵拉供送机构等部件组成。
立式包装机有间歇运动和连续运动两种运动形式间歇运动：物品由一个工位转移到另一个工位做间歇步进运动，主要包装操作可在物品静止时完成，因而执行机构和构造比较简单，但间歇运动引起的惯性力和冲击现象不利于提高生产率。
当执行机构比较多时，为使结构简单常常选用这种形式。
连续运动：物品及主传送系统均作连续等速运动，当执行机构种类较少、生产率要求高时可选用这种形式。
根据包装物料的不同，配合上道的计量冲填机械，间隙式立式包装机常用于包装块状、片状、粒状、梗枝状、粉状以及流体和半流体物料。
目前市场上的间隙式立式包装机空机运转基本可达到120bpm(bags/min)，配合上道计量充填机械，速度可达到60-80bpm。
目前主要的控制系统（PLC、IPC、单片机等）包装过程是一个复杂的过程，其控制系统也相应复杂，没有固定的控制方案。
在设计控制系统时，除了在技术上可靠、先进外，还必须考虑经济上的合理性。
所以在设计过程中应在深入实际调查的基础上，进行方案的技术、经济比较。
在包装自动控制系统设计过程中要考虑以下方面的问题：。
（1）传感器的选择。
包装过程中的物理量（如温度、压力、速度、位移等）检测都要用相应的传感器。
传感器的精度或分辨率是影响成本的主要因素，选用时不能一味追求高精度和高分辨率。
（2）控制方式的选择。
包装自动控制系统有三种控制形式，即开环控制、半闭环控制和闭环控制。
选用哪一种控制形式，必须根据控制精度要求。
开环控制成本低，精度低；半闭环、闭环控制精度高，成本也高，其成本比开环控制高一倍以上。
进行方案设计时必须将精度和成本统一考虑。
（3）控制系统选择。
包装自动控制系统有继电器控制系统、可编程控制系统、微机控制系统等几种类型，不同的系统使用的场合和成本不尽相同。
微机控制和可编程控制系统成本较高，但技术先进、可靠，系统具有一定柔性，即改变程序，就可实现不同的控制要求，具有一定的通用性。
如下表是几种控制系统的结构模式和使用场合。
控制系统结构模式序号控制系统结构模式主要使用场合1 继电、接触器控制工作环境较差的简单机电控制系统2 可编程控制主要用开关量控制比较复杂的系统3 微机、STD、IPC等模块化结构用于监测控制系统4 单片机智能仪表5 多微机控制要求机动灵活、实时性和可靠性较高的系统总之，选择什么样的控制方案，必须综合速度、精度、成本、可靠性等指标确定，使系统具有最佳的性能价格比。
1.2工艺介绍及其关键点立式包装机是包装机械中应用最广泛、批量最大的机型之一，特点是被包装物料的供料筒设置在制袋器内侧，制袋与充填物料由上到下沿竖直方向进行。
此类机型主要由包装膜卷筒装置、导辊送膜装置、制袋成型装置、计量充填装置、纵封、横封切断装置，以及传动、电气控制和其他辅助装置组成。
关键之处就是要确保各工艺段能够按照既定的动作流程完成包装袋的制作。
结构示意图如上图所示，其主要动作过程为：放在支承装置上的卷筒薄膜1绕经导棍组2、张紧装置3，由光电检测控制装置4对包装材料上商标图案位置进行检测后，通过成型器5卷成薄膜圆筒裹包在充填管6的表面。
先用纵向热封器7对卷成圆筒的接口部位薄膜进行纵向热封，得到密封管筒，然后筒状薄膜移动到横向热封器8处进行横封，构成包装袋筒。
计量装置把计量好的物品，通过上部充填管6充填入包装袋内，再由横向热封器8热封并在居中切断，形成包装袋9，同时形成下一个筒袋的底部封口。
立式包装机各组成装置介绍1.2.1成型器：在自动制袋包装机中，制袋成型器起到关键的作用，它对包装的形式、尺寸及其质量有着直接的影响，它的选择使用与原材料规格、袋形、机器布局等有着直接关系。
因此，正确地设计和选择成型器是非常重要的。
设计和制造成型器的关键点为：1、尽量减少薄膜通过成型器所受的阻力，使薄膜不产生纵向或横向的拉伸变形以及皱折等；2、确保薄膜自然贴合、无拉伸、无腾空的通过成型器，自然卷合，正确成型；3、结构简单可靠，制造方便，调试容易。
1.2.2下料：下料机构是将产品按一定规格要求充入到包装容器中的操作，主要包括产品的计量和充入，由于产品的种类繁多、形态各异（如液体、粉粒状和块状），包装容器也是形式繁多、用材各异（如袋、盒、箱、杯、盘、瓶、罐等），因此就形成了下料充填的复杂性和应用的广泛性。
量杯式：装料时，物料靠自重落入量杯，刮板将量杯上多余的物料刮去，然后将量杯中的物料在自重作用下落料到包装容器中。
定量杯式只有一种定量，通常适用于表现密度非常稳定的粉料充填。
对于表现密度变化的粉料采用可调式量杯。
螺杆式：螺杆式是控制螺杆旋转的转数或时间来量取物料，并将其充填到包装容器中，计量装置实际是一种螺旋推进器。
下料时，物料先在搅拌器作用下进入导管，再在螺杆旋转的作用下通过阀门充填到包装容器内。
螺杆可由定时器或计数器控制旋转圈数，从而控制充填容量。
主要用于粉料或小颗粒物料的计量，特别适用于在出料口容易起桥而不易落下的物料，如咖啡、面粉等，但不宜用于装填易碎的片状物料或表现密度变化较大的物料。
其主要优点是结构紧凑、充填速度快、无粉尘飞扬，且充填精度高，可通过改变螺杆的参数来扩大计量范围。
组合秤：采用多台秤计量可大幅度地提高生产率。
近年来普遍采用自动化程度很高的多台组合秤或计算机秤，适合于粗粒和快状物料（如花生、糖果、干点等食品）的高精度计量。
此装置一般可配备9~14个秤斗，呈水平辐射状排列。
物料从中央料斗进入分料斗和各秤斗。
每一秤斗都配有重量传感器，可精确测出各斗中物料重量，然后根据选定的组合数目，借助电子计算机作快速计量，从至少512（29）种物重组合中挑选出等于或略大于标重的最佳秤斗组合，作为包装物料质量。
这种组合秤误差一般不超过±1%，每分钟称重60~120次。
1.2.3送膜：送膜机构是将包装膜通过电机输送至制袋成型器，一般是通过外部传感器检测摆杆位置来控制电机运转，进行放卷侧放膜；根据包装机械的实际情况，可以选择直接控制普通电机方式，也可选择通过变频器来控制电机，方便实现速度的调节。
送膜机构示意图1.2.4牵引：牵引机构是将包装膜通过电机牵引至一定长度，以确定封口位置；牵引长度的控制根据精度的要求，可分为变频器控制电机，步进电机，伺服电机控制等；牵引长度的控制，一般是为通过设定一定脉冲的量进行定位运动，或通过外部传感器检测的信号来进行长度的控制牵引机构示意图1.2.5纵封：纵封机构是将包装膜的纵向通过加热装置压紧，使其粘结封合；纵封机构的进退由气缸控制或通过伺服电机控制。
示意图7纵封1.2.6横封：横封机构是将包装膜的横向通过加热装置压紧，使其粘结封合；横封机构的进退由气缸控制或通过伺服电机控制。
示意图8横封1.2.7加热：由于纵封和横封都需要加热器控制温度；温度控制的实现方式，通常是使用温控器来实现，也可以通过PLC来采集温度信号然后进行PID控制，或是采用温控TC模块来实现。
1.2.8切刀：横封完成后，就可将成型包装袋切断落下，切刀一般安装与横封凹槽内侧，这一对切刀由气缸控制；也有的切刀处与横封下方，使用一把切刀，通过变频器控制切刀电机旋转一周后停止，将包装袋切断。
切刀方式根据客户要求安装位置及其机械结构进行选择。
1.2.9包装时序的实现：以上各个包装工艺是各自独立的，那如何衔接实现包装袋的制作？由于包装的物料不同，包装膜的材质不同，考虑到每个工艺段加工所用的时间也就会有所差别；所以一般情况可采用通过时间控制来切换衔接各工艺段，可以采用定时指令控制；或是根据自身的机械结构的特点采用角度方式，比如下料盘即主轴旋转一周，可制出一包装袋，此时就可以根据主轴旋转的角度360度内进行各工艺段的划分，在某一段角度进行某一个动作。
粉剂立式包装机标清.flv1.3关键控制技术&欧姆龙解决方案立式包装机应用范围广泛，普遍适用于各种食品、药品以及化学、五金工业中的液体、糊状、颗粒状、粉粒状和固体物料的包装，针对不同的包装物料需选用合适的下料装置（参考前面下料的介绍），进行不同的下料控制。
由于包装袋的规格大小不同，小至一次性使用的盐、胡椒粉的小袋，大至包装几十千克大米或化肥的重袋，其牵引长度、纵封和横封开口的尺寸就有所区别。
所用到的包装材料必须具有一定的强度，并能进行热封，可以是塑料薄膜、涂层纸、金属箔或其他复合材料，根据材料材质的不同，封合的温度和时间都需要调整合适。
特别要注意的是各个工艺段的动作过程要衔接流畅，不可相互冲突；避免由于时序设置不正确，出现掉料，夹料，牵引时进行封合等误动作。
各控制关键点的解决方案1.3.1动作时序的实现：采用定时时序方式：使用定时指令如TIM来触发各工艺段动作，TIM具体值需根据客户的工艺要求设定采用角度时序方式：使用PRV指令读取主轴旋转角度，后经过比较指令与设定的角度进行判断后执行各工艺段动作，角度的具体值需根据客户的工艺要求设定。
1.3.2下料实现：采用量杯式下料时：下料结构由机械装置控制完成采用螺杆式下料时：下料的速度和数量由伺服电机带动螺杆机构控制，由脉冲输出指令指定输出的频率及脉冲数，需考虑机械结构、物料密度的不同进行实验确认参数设置D500 D510进行PLS2脉冲输出速度及位置设置下料延时时间到后进行下料动作采用组合秤下料时：所秤的物料量由秤本体控制，控制器只需确认秤就绪信号，发出IO输出信号进行下料即可。
1.3.3送膜实现：由于送膜是通过机械摆杆来实现电机的通断控制，无论是直接控制普通电机，还是通过变频器控制，只需确认传感器的输入进行动作输出。
1.3.4牵引实现：采用变频器的方式，需要编码器进行位置计算后停止变频器运转，主要用于精度要求不高，速度要求不快的场合。
采用步进电机的方式，由于无编码器反馈的位置信息，所以定位精度会有影响采用伺服电机的方式，可用于精度要求高，速度要求快的场合牵引动作的触发由前面介绍的动作时序的方式决定，牵引停止方式可以是通过色标传感器的信号进行停止，也可以是输出一定数量的脉冲数进行定长停止有的设备是无牵引轮的，它是由横封夹住包装膜后靠摩擦力由牵引电机带动横封架向下牵引，直到所需的长度定时时序方式：D800 D810进行PLS2脉冲输出速度及位置设置牵引延时时间到后进行牵引动作若使用定长方式，脉冲数设定为一个袋长对应的数量若使用色标方式，可使用速度模式；也可用位置模式，设定大于一个袋长的脉冲量中断任务：当色标传感器检测到色标时进行牵引停止角度时序方式：D300 牵引开始角度D302牵引结束角度若使用定长方式，脉冲数设定为一个袋长对应的数量若使用色标方式，可使用速度模式；也可用位置模式，设定大于一个袋长的脉冲量中断任务：当色标传感器检测到色标时进行牵引停止1.3.5纵封实现：采用气缸方式，根据动作时序的信号进行触发和停止输出点控制气缸动作采用伺服电机方式，根据动作时序的信号进行固定脉冲数的输出进行定长控制定时时序方式：牵引完成后进行纵封，延时时间到后纵封退出具体纵封所需要的时间，需根据薄膜的材质及加热温度的高低现场调试设定角度时序方式：D308纵封开始角度D309纵封结束角度1.3.6横封实现：采用气缸方式，根据动作时序的信号进行触发和停止输出点控制气缸动作采用伺服电机方式，根据动作时序的信号进行固定脉冲数的输出进行定长控制定时时序方式：D520 D530 ，D620 D630进行横封进PLS2脉冲输出速度及位置设置牵引完成后进行横封，横封延时时间到后横封退出具体横封所需要的时间，需根据薄膜的材质及加热温度的高低现场调试设定角度时序方式：D310横封开始角度D311横封结束角度1.3.7加热实现：对于横封和纵封的温度控制，一般采用温控器进行单独控制，如果结合PLC也可实现控制功能，比如采用TS采集温度进行PID运算后经TPO输出控制；或使用TC模块进行控制。
