高速精确喷胶控制系统的制作方法

本发明涉及烟业自动化控制领域，特别涉及一种高速精确喷胶控制系统。

背景技术：

目前国内引进的烟机包装机组如gd公司的x6s和focke公司fc800等都采用喷胶方式上胶。这两家公司都采用了带有微处理器的特定功能模块或卡板来实现对喷胶装置的控制。这样的特定功能模块或卡板需要接入编码器信号指示机器运行的位置以及一些光电信号指示材料行进的位置，并预先设置好喷胶点位置参数。图1示出了现有技术的喷胶控制系统的各个模块工作关系示意图。如图所示，现有技术中，ipc主处理器并不直接控制喷胶，而是将胶点位置以参数形式预设进kl5121定制模块中，输入输出模块用来传送喷胶开始指令和协处理器完成喷胶反馈，这些特定功能模块或卡板不但价格昂贵且调试过程繁复。

随着目前国内烟机设备上使用的工控机和嵌入式plc性能越来越强，只要进行巧妙的编程和精确的计算，完全可以用主控plc来实现对高速喷胶装置的控制，从而节约了成本简化了调试。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，提供一种利用烟机组已有的控制器达到在机器额定工作速度内精准控制胶点位置的系统。

为解决上述技术问题，本发明的高速精确喷胶控制系统包括烟机工控机控制模块、编码器、编码器信号采集模块，输入输出模块，喷胶执行模块，其特征在于：

所述烟机工控机控制模块中设置有可编程控制器；

所述输入模块输出信号至可编程控制器；

所述编码器信号采集模块接收编码器的脉冲信号，通过脉冲计数确定编码器位置，并输出信号至可编程控制器；

所述可编程控制器通过编码器信号采集模块得到编码器的位置，当编码器位置与预先设置的点位置一致时输出信号至输出模块；

所述输出模块输出信号至喷胶执行模块，当所述喷胶执行模块收到信号后执行喷胶。

优选地，所述输出模块还输出反馈信号至输入模块，用以调整胶枪打开时机，并在超限时报错。

优选地，所述可编程控制器读取编码器信号与预设的喷胶位置进行比对，通过编程进行处理，在速度变化的条件下正确控制输出模块导通，并驱动喷胶执行模块进行喷胶，该可编程控制器的工作过程包括如下步骤：

步骤一、计算所需要的输入信息；

步骤二、检查输入信息的合法性；

步骤三、当步骤二判断输入信息有误或参数设置超出范围时,报错并对超限参数重新赋值；

步骤四、对喷胶模式进行判断，如果为测试模式则进入步骤五；

步骤五、按一定频率间歇输出脉冲信号，控制超采样模块输出信号；

步骤六、判断是否在正常喷胶模式开启状态，如果不是则程序结束；

步骤七、根据机器当前速度及补偿时间计算出提前量，比对设置的胶点位置找到输出开始的位置，并对输出模块的40个超采样输出值按计算出的开始位置进行赋值；

步骤八、读取输入模块的值，对在编码器旋转一圈位置内该输入模块接收到的接通信号的编码器位置和次数进行记录，并与设定值核对，如果在允许误差范围内则对补偿值进行调整，如果超出最大值或连续超出误差则报警停机。

优选地，在步骤一中的所述输入信息包括：上胶测试使能、常规喷胶使能、编码器数值、胶点位置预设值、机器速度、速度补偿使能、错误复位。

优选地，在步骤二中所述的检查输入信息的合法性的内容包括：两种喷胶方式不能同时使能、胶点位置设置不能超出编码器读数最大范围且不能在材料长度之外、相邻的两次编码器读数相差值不能超出最高速度允许的范围。

优选地，所述步骤七还包括，在控制程序编程中，测算喷胶驱动卡及整个喷胶系统中延迟时间，并换算到在机器速度不断波动时的动作提前量。

优选地，还包括：

步骤九、将一个周期的输出等分成多个采样输出再等时分步输出。

优选地，还包括：

步骤十、设置反馈信号给输入模块，进一步调整胶枪打开时机，并在超限时报错。

优选地，所述编码器采用增量型脉冲信号，每转产生1000个脉冲，可倍频至4000个步数，编码器转动一圈运送商标纸的部件走过400mm长度。

优选地，所述可编程控制器，为德国倍福公司的cx2030，或cx2040。

优选地，所述输入模块，为德国倍福公司的el1262。

优选地，所述输出模块，为德国倍福公司的el2262。

优选地，所述编码器信号采集模块，为德国倍福公司的el5151或el5101、el5001。

优选地，所述喷胶执行模块包括阀驱动模块，电源，胶枪，其中，

当所述阀驱动模块接收到输出模块的输出信号，输出一个大电流用以导通胶枪阀，并且在关闭时给出反向电压快速关闭胶枪阀，从收到信号到胶枪贴近包装材料并喷出胶水的时间是固定的。

优选地，所述大电流电压值为54vdc，每次导通0.8ms，每2次导通或关闭胶枪阀的时间间隔不小于2ms。

优选地，所述阀驱动模块为hhs公司的v-e04-f。

优选地，所述电源为hhs公司的sv-e04-f。

优选地，所述胶枪为hhs公司的v4-814-sp2-f、v4-814-sp2-f、hme-414-fo-sp2或hme5-414-fo-sp3。

本发明的选用的通用型的plc处理器，在完成喷胶功能的同时还负责整个机器的电气控制及各种数据通讯，降低了成本，提高了控制精度，简化了安装调试，获得了良好的使用效果。

采用本发明的喷胶控制，理论误差小于0.1mm，当喷胶驱动卡和胶枪能够保持足够的稳定，即每次的延迟时间相同时，喷胶点的位置精确度能够达到0.1mm。

本发明的喷胶装置不接触包装材料,即节省胶水量又卫生容易清洗,喷胶的速度和准确性也随着机器速度的提升而逐步提高。

附图说明

图1为现有技术的喷胶控制系统的各个模块工作关系示意图。

图2为本发明一较佳实施例的高速精确喷胶控制系统中各元器件及设备协同工作的关系示意图。

图3为本发明一较佳实施例的高速精确喷胶控制系统中可编程控制器实现的工作流程图。

具体实施方式

本发明的一较佳实施例的高速精确喷胶控制系统，包括烟机工控机控制模块、编码器、编码器信号采集模块，输入输出模块，喷胶执行模块，其中，所述烟机工控机控制模块中设置有可编程控制器；所述输入模块输出信号至可编程控制器；所述编码器信号采集模块接收编码器的脉冲信号，通过脉冲计数确定编码器位置，并输出信号至可编程控制器；所述可编程控制器通过编码器信号采集模块得到编码器的位置，当编码器位置与预先设置的点位置一致时输出信号至输出模块；所述输出模块输出信号至喷胶执行模块，当所述喷胶执行模块收到信号后执行喷胶。

图2是本发明的较佳实施例的高速精确喷胶控制系统中各元器件及设备协同工作的关系示意图。

控制器：beckhoff公司的cx2030(图2(6))

编码器信号采集模块：beckhoff公司的el5151(图2(5))

输入输出模块：beckhoff公司的el1262，el2262(图2(4)(7))

阀驱动模块：hhs公司的v-e04(图2(8))

电源：hhs公司的sv-e04-f

胶枪：hhs公司的v4-814-sp2-f(图2(9))

编码器(图2(2))采用增量型脉冲信号，每转产生1000个脉冲，可倍频至4000个step，编码器转动一圈运送商标纸的部件走过大概400mm长度。以设计600包/分钟的速度为例，1ms走过40step即4mm材料长度。当胶点的位置误差小于0.5mm时，能够达到有效粘贴且不会溢胶。

el2262(图2(7))是2通道的超采样数字量输出模块，用于输出信号到阀驱动模块hhsv-e04(图2(8))。阀驱动模块hhsv-e04(图2(8))在收到信号后，输出一个电压值54vdc的大电流导通胶枪阀v4-814-sp2-f(图2(9))，每次导通0.8ms，并且在关闭时给出反向电压快速关闭胶枪阀，每2次的间隔不小于2ms，阀驱动模块hhsv-e04(图2(8))从收到信号到胶枪贴近包装材料并喷出胶水的时间是固定的。此外，该输出模块可以设置反馈信号给输入模块，进一步调整胶枪打开时机，并在超限时报错。

el1262(图2(4))是2通道的超采样数字量输入模块，用于检测el2262(图2(7))输出的信号的step与预期的值是否吻合，并计算误差值进行调整，同时对误差过大的不合格烟包给出剔除指令，当连续出现不合格烟包时报警停机。

本发明的实施例的高速精确喷胶控制系统，通过与cx2030通讯的人机界面输入胶点的位置，程序读入胶点位置，并将胶点位置换算成编码器步数，机器启动后，包装商标纸经过喷胶枪口，程序不断刷新编码器位置，并计算当前速度下的补偿量数值，把这两者计算后达到设定值时输出导通，并精确分配到1ms的输出周期的输出模块el2262的40个采样值，这个输出被送到胶枪驱动模块的同时也通过el1262反馈到cx2030的程序内进行核对，并据此对补偿值进行调整，如果超限时则报错停机。

在本实施例的高速精确喷胶控制系统中的烟机工控机控制模块，采用的eckhoff的plc控制器cx2030(图2(6))安装了microsoftwindows7embedded操作系统以及twincat3实时内核，将控制程序设置在1ms的任务周期内执行。该控制器实现的功能如图3所示：

步骤一、程序start，读取计算所需要的输入信息，包括上胶测试使能、常规喷胶使能、编码器数值、胶点位置预设值、机器速度、速度补偿使能、错误复位等。

步骤二、检查输入信息的合法性，比如两种喷胶方式不能同时使能；胶点位置设置不能超出编码器读数最大范围；并且不能在材料长度之外；相邻的两次编码器读数相差值不能超出最高速度允许的范围等等。

步骤三、当步骤二判断输入信息有误或参数设置超出范围时,报错并对超限参数重新赋值。

步骤四、对喷胶模式进行判断，如果为测试模式则进入step5。

步骤五、按一定频率间歇输出脉冲信号，控制超采样模块输出信号。

步骤六、判断是否在正常喷胶模式开启状态，如果不是则程序结束。

步骤七、根据机器当前速度及补偿时间计算出提前量，比对设置的胶点位置找到输出开始的位置，并对el2262的40个超采样输出值按计算出的开始位置进行赋值。

步骤八、读取el1262的值，对在编码器旋转一圈位置内该输入模块接收到的接通信号的编码器位置和次数进行记录，并与设定值核对，如果在允许误差范围内则对补偿值进行调整，如果超出最大值或连续超出误差则报警停机。

较佳地，步骤八还可以包括：在控制程序编程中，把喷胶驱动卡及整个喷胶系统中延迟时间换算到在机器速度不断波动时的动作提前量的测算。

较佳地，还可以包括步骤九、将一个周期的输出等分成多个采样输出再等时分步输出。

以上仅为本申请的优选实施例，并不用于限定本申请。对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。