【应用案例】枕式包装机——新时达SC30B系列运动控制器

枕式包装机是一种包装能力非常强，且能适合多种规格用于食品和非食品包装的连续式包装机。它不但能用于无商标包装材料的包装，而且能够使用预先印有商标图案的卷筒材料进行高速包装。同时，具有稳定性高、生产效率高，适合连续包装、多包装规格等优势，因而在包装行业内得到广泛应用。

新时达运控为枕式包装机设备提供SC30B系列运动控制器作为控制系统核心，高性能 Ω6 A 系列伺服系统作为执行器件，可以使得包装设备运行速度高，定位准确，控制系统更加安全可靠，满足现有包装设备的生产需求。

枕式包装机结构示意图：



结构组成：

枕式包装机主要完成成型、定位、包装和封口等功能。

● 加热系统：

系统需要对横封刀和纵封刀进行加热，并进行温度控制，可采用热电偶或温控表采集并控制封切刀的温度。

●横封横切轴：

伺服电机驱动刀辊旋转或者往复对包装物进行横封横切，横切时需保证切刀轴与送料轴及送膜轴位置同步。

● 纵封送膜轴：

带动包装膜，夹运，纵封轴，使包装膜与包装物同步。

●送料轴:

送料系统由伺服驱动送料辊与横切系统配合，根据包装膜的袋长等技术指标达到同步要求。按要求的速度带动包装物，把包装物送入包装膜中，物料间的间隔距离是由传送带上的档格分开的，可以保证物料被送入包装膜时位置的准确性。

三伺服枕式包装机控制要求:

三伺服枕式包装机，控制重点在于送料、送膜以及横封横切轴三轴的同步配合。三伺服枕包机是在双伺服枕包机基础上开发的一种高端枕式包装机，其技术核心就是用运动控制器中的电子凸轮功能替代原先的机械凸轮，完成机器中横封横切与拉膜牵引以及送料的配合，要求横切的位置能精确定位在包装袋色标处。

三伺服枕式包装机控制系统配置方案:



● 包装速度：最高速度可达300刀 / 分

● 包装精度：± 0.5 mm

PS:实际速度与机械、袋长等条件有关

方案特点：

采用新时达全新系列SC30B运动控制器，强大的运动控制功能，在此设备上如鱼得水，充分发挥特性，大大提高设备整体工作效率。

● 迅捷的动作指令响应:

支持高速模块、高速闭环控制模块，检测到动作指令小于20us响应，可大大提升设备整体速度。

●超高的运算性能：

控制器采用四核最高主频达1GHZ的高性能CPU，加上专门为加速数据处理设计的FPGA，使得控制器的轴空周期最短可达120us。

● 运控算法库丰富：

自主研发的STEP Automation Studio 功能强大，具有多种功能，比如电子凸轮、飞剪、探针、虚轴功能等等，可为枕式包装机提供了同步和高精度的保障。



另外一大亮点，使用Sigriner Ω6系列伺服驱动：

● 性能强劲，开箱即用：

强大的伺服自整定，免调试功能，可减少90%设备调试时间；1us响应高速IO，轻松应对色标探针需求；惯量在线识别+参数在线自整定，轻松应对30倍惯量比；V型抑制+末端震动控制+自适应陷波滤波器，快速解决末端抖动及机械共振。



● 高定位精度：

伺服电机搭载23位光编，分辨率8,388,608，速率高达2.5M。伺服驱动采用二自由度控制+伪微分前馈控制，高速响应和强干扰两不误；16M脉冲控制接口，控制精度能够提高4倍。全面解决了高定位精度问题。

●高安全防护：

产品符合CE认证要求，满足欧美市场相关设备安全要求；内置动态制动，不飞车；通过HASS和HALT实验中160余项严苛测试，面对多种严酷环境依然运行稳定。

生产运行中，枕式包装机包装最高速度可达300刀/分，包装精度可达：±0.5mm，及设备安全稳定运行足以证明Ω6 A系列伺服驱动可为枕式包装机高效率、高精度及运行安全保驾护航。

包装工艺：

● 横封横切方式：

采用SC30B运控控制器，专业打造适用于包装机行业的追剪及飞剪的凸轮模块，使得控制更加精确。目前市面上横封横切轴主要有3种机构方式：

（1）飞剪：剪切机构为圆周运动，与被剪切物体同向运动，通过改变剪切机构中的速度，来改变剪切长度。

（2）追剪：剪切机构平行于被剪切物体，剪切机构做往复平移运动，通过改变在非同步区的速度达来改变剪切长度。

（3）往复式：与飞剪原理相同，仅在机械结构上有所区分。往复式剪切机构目前最高速度可以达到300刀/分。

● 高速色标追踪功能：

色标传感器检测刀包装袋上的色标信号，需加入自动纠偏系统，自动进行追踪调节，并且计算切刀位置，确保每一次切刀的位置一致，包装袋图案一致。

● 电子防切功能：

物料进入包装袋，运动过程中错位传感器可提前检测物料是否可能被横封刀切上，进而通知系统下一步横封刀该如何操作，有效保护横封刀和包装产品，这种不用停车处理错位物料，可大大提高包装机的生产效率。



● 防空包功能：

设备机器专用传感器检测输送带上物料有无，将信号状态通知系统，检测刀无物料，则送膜和切刀伺服都停止运行 ，送料机构继续运行供料，待读取到有物料时，送膜和切刀伺服重新运行。



欧德神思（CODESYS）软件支持用户开发运动控制系统

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CODESYS 的运动控制是其在同类竞争对手中的一个最突出的竞争优势。CODESYS 将运动控制与逻辑控制合二为一，集成在 IEC 61131-3 标准的CODESYS 编程系统（IDE）和 CODESYS 实时内核运行软件中，形成了CODESYS Motion CNC Robotics 工具包软件。从单轴运动到复杂 CNC控制和机器人应用，都可以使用 CODESYS Motion CNC Robotics 来编程实现。CODESYS 的运动控制分为 CODESYS SoftMotion 简单运动控制部分和CODESYS SoftMotion CNC+Robotics 复杂运动控制及机器人控制部分。

CODESYS运动控制包含以下两个功能模块：

1. CODESYS SoftMotion Basic:

用户可以直接在熟悉的 IEC61131-3 编程环境中，与逻辑应用一起开发从单轴运动到主从轴运动再到电子凸轮 CAM 的应用程序。具有CODESYS SoftMotion 的运动控制器以集成在PLC 开发系统中的工具包的形式实现运动功能。

PLCopen 认证的 POU，可用于单轴和多轴运动；在线更改 CAM 和 CAM 控制器；集成 CAM 图形编辑器；支持虚拟轴和逻辑轴等。

2. CODESYS Motion CNC Robotics:

除了 SoftMotion Basic 提供的POU外，还支持：

（1）图形化的DIN 66025 编辑器(支持G代码)；

（2）CNC 库以及所有用于 CNC 编辑的功能块；

（3）从线性到样条插补的综合插补功能；

（4）强大的路径规划能力，包括 CNC 刀具半径补偿等；

（5）带有可视化元素的不同运动学变换模块，用于在线显示和规划3D路径；

（6）支持虚拟轴和逻辑轴；

（7）PLCopen Part4 和机器人轴组编辑器。

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