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1引言

隨著電子技術的發(fā)展和運動控制技術的成熟，人們幵始將 運動控制技術應用于包裝行業(yè)，產(chǎn)生自動包裝機。自動包裝機是指將具有熱塑特性的塑料復合膜經(jīng)加熱軟化制成包裝容器, 在一臺設備上自動完成制袋成型、填充物料、封合剪切等全過 程的自動包裝設備。

當前我國的自動包裝機多數(shù)采用傳統(tǒng)的“電機+機械凸輪” 方式,不僅速度較低，而且機械磨損嚴重，控制精度較差,凸輪維 修繁瑣，難以滿足當今社會的生產(chǎn)需求。而發(fā)達國家（如日本、德 國等）的自動包裝機大多都釆用“電機+電子凸輪”的方式，很好 的彌補r傳統(tǒng)包裝機的種種不足，但價格比較昂貴。高昂的價格 使的我國包裝生產(chǎn)廠家大多無法承受。為了滿足國內市場的需 求,自主開發(fā)自動包裝機勢在必行。本文針對自動包裝機的功能 特點，以自主開發(fā)的運動控制系統(tǒng)為平臺,設計相應的軟件實現(xiàn) 包裝功能,滿足實際生產(chǎn)需要。

2自動包裝機控制原理

自動包裝機運動系統(tǒng)主要由切刀軸、塑料復合膜軸、物料 軸等運動機構組成，系統(tǒng)以單片機為核心的運 動控制器作為卜一位機，通過控制伺服電機驅動器來實現(xiàn)對切刀 軸、塑料復合膜軸和物料軸運動的控制，以觸摸屏作為上位機來 實現(xiàn)人機交互、故障檢測等。-

上下位機通過串口進行數(shù)據(jù)交互。在包裝丁作時，上位機隨 時監(jiān)控下位機的工作狀態(tài)，并根據(jù)匕位機的控制命令去執(zhí)行相 應動作。它主要是通過控制切刀的變速，來保證在封合剪切時切 割點正好在塑料復合膜的色標點處，同時還要保證切割時三軸 （即刀軸、物料軸和塑料復合膜軸）的速度同步，以防止因速度不 等而產(chǎn)生劃膜或切料現(xiàn)象,從而實現(xiàn)良好包裝的目的。

3自動包裝機功能分析

本文的主要任務是根據(jù)用戶對系統(tǒng)功能需求進行分析，通 過對整個系統(tǒng)框架進行構造和實現(xiàn)下位機軟件設計與建模。下 位機是整個系統(tǒng)的中間層，主要功能是根據(jù)接收的數(shù)據(jù)和指令, 控制三軸運動，并將必要的位置.速度以及故障報警等信息反饋 給上位機。具體可為定速轉動，定步轉動，切刀軸凸輪運動，單軸 點動，自動對刀,一刀齊，產(chǎn)量統(tǒng)計與清零，切割標準點自動調整、 包裝加工運動，定點停車,伺服參數(shù)設置，査詢I/O端口及伺服報 警信號輸入，設定輸出等指令。對于下位機，參與者包括:用戶、觸摸屏（即上位機）、傳感器、 伺服電機。用戶除了可以通過觸摸屏（即上位機）控制下位機之外.還可 以通過輔助面板控制F位機,故下位機的用戶用例為面板控制。

觸摸屏（即上位機）和下位機的連接是系統(tǒng)的關鍵部分，是整 個系統(tǒng)正常運轉的通道。用戶設計的包裝數(shù)據(jù)以及設置的工藝 參數(shù)都要傳送到下位機，并且下位機的「作狀態(tài)等都需定時反饋到觸摸屏（即上位機）。因此,其用例主要包括:工藝參數(shù)修改、 狀態(tài)信息顯示、包裝數(shù)據(jù)等。伺服電機是動作的執(zhí)行者,根據(jù)下位機的指令進行動作.并 通過光電編碼器反饋到下位機，其用例主要包括:編碼器軸位置 反饋。傳感器的用例主要包括:1/0信號、故障報警。根據(jù)狀態(tài)來劃分整個系統(tǒng)軟件結構，可以有效的對系統(tǒng)工 作進行掌控,防止軟件功能互相耦合而弓I起邏輯混亂。簡單•的來 說，當系統(tǒng)正處在工作狀態(tài)中，如果此時收到其他運動指令如自 動對刀或產(chǎn)量清零，系統(tǒng)就可以根據(jù)當前狀態(tài)對收到的指令進 行濾波，判斷哪些指令允許執(zhí)行,哪些拒絕執(zhí)行，從而從底層上避 免了誤操作的發(fā)生，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。