一種基于快速理料系統的控制算法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及機械包裝行業，特別涉及一種基于快速理料系統的控制算法，以用于 機械包裝行業的快速理料裝置的高效理料控制，提高理料效率以滿足前序生產與后序包裝 工序之間的尚效銜接，提尚生廣效率。
【背景技術】
[0002] 國外包裝機械的發展有上百年的歷史，而我國的包裝機械起步較晚，依托于食品、 醫藥、啤酒飲料、煙草等快速消費品行業的需求，經過30多年的發展，包裝機械雖然發展趨 勢還不錯，但是總體水平還是要比國際水平落后很多。
[0003] 國內包裝機械行業發展現狀：
[0004] 1、國內市場上低水平的包裝機械占有較大的市場面額，那些檔次高的包裝機械由 于價格較貴反而沒有市場，這樣很不利于整個行業產品的升級換代；
[0005] 2、這些低水平機械產品一般只適用于小規模生產，投資成本低，給食品生產者制 造假冒偽劣創造了條件，且生產條件無法保證，對人們的健康安全構成了潛在的危害；
[0006] 3、我國的包裝機械基本停留在測試仿制階段，自行開發能力弱，缺少科研生產基 地，且配套數量少，缺少高精度和大型化產產品，不能滿足市場需求；
[0007] 4、產品性能低，穩定性和可靠性差、外觀造型不美觀、表面處理粗糙，許多元器件 質量差，壽命短、可靠性低，影響了整體產品的質量。
[0008] 盡管如此，包裝機械的可挖掘并推廣的市場依然十分巨大，加上國內的勞動力成 本逐年增加，用戶對包裝機械的個性化、自動化需求更加迫切。
[0009] 國內包裝機械行業的發展趨勢：
[0010] 1、增加包裝機械的技術含量，將更多的先進技術應用到包裝機械上，如遠距離遙 控技術（包括監控）、步進電機技術、信息處理技術等，把更多的新技術結合到包裝機械上， 從而提尚機械性能；提尚包裝機械的自動化程度，以提尚生廣效率；
[0011] 2、包裝機械零部件生產專業化，提高包裝機械加工和整個包裝系統的通用能力， 采用計算機仿真技術，縮短包裝機械的設計周期及新產品開發周期；
[0012] 3、淘汰掉市場上一些低效高耗、低檔次、低附加值、勞動密集型的產品，開發生產 高效低耗、產銷對路的大型成套設備和高新技術產品，朝人性化的需求發展，適應產品變 化，設計出具有良好柔性和靈活性的設備；
[0013] 4、包裝機械產品要趨向精致化與多元化，要朝著產品多功能與單一高速的兩極化 方向發展，包裝趨向多樣化、多用途發展，增強成套供應能力。
[0014] 綜述以上現狀與趨勢，30多年來國內包裝設備生產廠家都以生產、銷售單機為主， 高技術智能化單機雖然能在某個環節上提高產品的生產效率及質量，但基于流水線的生產 時，中間周轉理料環節的效能較低依然限制了其余工序的效能的提高，存在后序或前序設 備由于中間理料環節不順暢而不能發揮其高技術智能化生產效能，從而存在嚴重的資源浪 費，且嚴重影響了整體生產效率，即使新的高精尖端設備的投入也不能給用戶提供更多的 價值。雖然后續針對上述流水線生產而開發了相應的中間周轉及理料設備以完成生產設備 的銜接，但由于不能通過有效的智能控制及時處理前后任意工序的誤差而仍然導致生產線 的斷裂，需要通過多次反復的人工檢修調節才能恢復正常生產，但不能從根本上解決上述 問題。
【發明內容】
[0015] 為解決上述技術問題，本發明提供了一種基于快速理料系統的控制算法，其用于 包裝生產線的上游設備與下游設備的節拍協調、提高工作效率使用，即將上游設備生產、輸 送過來的規則排序或不規則排序的袋裝、灌裝、瓶裝、盒裝、裸裝、顆粒狀等物料，進行有序 的、單個的整理、收集，進而有序的、單個的或整體的輸送至下游設備，其具體實現是通過控 制算法的精確控制，使快速理料系統能夠有效地的銜接前后工序的生產設備，可以更有效 的發揮前后工序高精尖端設備的效能，從而整體上提高生產流水線的生產效率。
[0016] 為達到上述目的，本發明的技術方案如下：
[0017] -種基于快速理料系統的控制算法，
[0018] 其中，快速理料系統包括至少兩個單元理料裝置，以及用于控制所述單元理料裝 置的伺服控制系統；
[0019] 控制算法包括：
[0020] 步驟一：啟動伺服控制系統后，首先判斷伺服控制系統是增量式編碼器伺服系統 或絕對值式編碼器伺服系統，如果是增量式編碼器伺服系統則進行步驟二，如果是絕對值 式編碼器伺服系統則進行步驟三；
[0021] 步驟二：調用確定系統原點子算法，所述單元理料裝置開始查找原點；
[0022] 步驟三：確定系統原點后，確認是否觸發裝置行進觸發信號，如果已經觸發則進行 步驟四，如果未觸發則重新觸發；
[0023] 步驟四：調用預估位置迭代算法，對所述單元理料裝置的行進位置進行預估，以避 免所述單元理料裝置之間出現撞機風險；
[0024] 步驟五：調用確定行進位置子算法，通過計數得出所述單元理料裝置的確切行進 位置；
[0025] 步驟六：在確定好所述單元理料裝置的確切行進位置后，所述單元理料裝置啟動 行進步驟。
[0026] 其中，所述單元理料裝置包括傳動裝置、驅動設備、進料裝置及出料裝置；
[0027] 所述傳動裝置包括主動輪、從動輪，以及連接所述主動輪與從動輪的傳送帶，所述 傳送帶上沿轉動圓周方向設置有至少一個料槽，所述主動輪與所述驅動設備連接；
[0028] 所述驅動設備連接至所述控制系統；
[0029] 其中，所述主動輪為與驅動設備進行帶鍵槽式、頂絲式咬合的輪盤，一般采用齒輪 式鏈輪、同步帶輪等；所述從動輪為無動力源的輪盤，一般采用齒輪式鏈輪、同步帶輪、光軸 等，且多個所述單元理料裝置的主動輪可以設置在同側，也可以設置在不同側，視具體情況 安裝；所述傳送帶為將所述主動輪和從動輪鏈接在一起的部件，一般采用鏈條、同步帶等； 所述料槽為用于暫時存放物料的器具，其安裝在傳送帶上，且其分布所占用傳送帶的長度 應小于傳送帶的周長，一般采用螺絲、強力膠等安裝方式，且料槽的個數根據工藝生產情況 而確定，即根據生產線的節拍、整理物料的個數和方式等確定；此外，還可以設置漲緊輪，即 將傳送帶張緊的裝置，可以酌情選用、改進，一般采用齒輪式鏈輪、同步帶輪、光軸等；
[0030] 所述驅動設備為動力源，應為具備精確定位功能的電機，為了增大扭矩，其一般還 會加裝減速機，一般采用以下幾種設備：⑴帶增量式編碼器的伺服電機；⑵帶絕對值式編 碼器的伺服電機；⑶具備伺服定位功能、帶增量式編碼器的變頻器和電機；⑷具備伺服定 位功能、帶絕對值式編碼器的變頻器和電機；
[0031] 所述進料裝置為用于將上游設備生產的物料輸送至料槽的裝置，其一般采用高速 皮帶、氣缸推料、氣缸下料等方式，可以根據情況酌情選用、改進；
[0032] 所述出料裝置為用于將料槽的物料輸送至下游設備的裝置，其一般采用氣缸推 料、氣缸下料等方式，可以根據情況酌情選用、改進。
[0033] 其中，所述進料裝置用于連接上游設備與所述單元理料裝置；
[0034] 所述出料裝置用于連接所述單元理料裝置與下游設備。
[0035] 其中，在調用所述預估位置迭代算法及確定行進位置子算法時，如果所述伺服控 制系統出現控制存儲位置的寄存器溢出的現象，則調用位置變換子算法，以進行相應的位 置變換，即：判斷所述單元理料裝置變換后的當前位置數值=當前的位置數值_((當前的 位置數值/所述單元理料裝置運行一周的長度）X所述單元理料裝置運行一周的長度）是 否大于等于零，如果是則變換后的當前位置數值=當前的位置數值，如果否則當前的位置 數值=變換后的當前位置數值+所述單元理料裝置運行一周的長度。
[0036] 其中，所述確定系統原點子算法的步驟包括：所述單元理料裝置同時啟動查找原 點，當其中一個所述單元理料裝置完成原點查找后，其立即按照原點搜索速度和原點搜索 方式的方向繼續向前運行；當其余所述單元理料裝置完成原點查找后，即完成確定系統原 點；所述原點搜索速度是所述單元理料裝置的原點高速等于原點低速時的速度，所述原點 搜索方式為運動的反方向搜索或者運動的同方向搜索。
[0037] 其中，所述預估位置迭代算法的步驟包括：
[0038] (1)首先預估每個所述單元理料裝置的可_行進位置，然后同步進行如下操作，即
[0039] ①調用位置變換子算法，判斷設定好的當前的位置數值等于其中一個所述單元理 料裝置的當前_位置，則繼續調用位置變換子算法，通過位置變換確保任意所述單元理料 裝置的當前_位置等于設定好的當前的位置數值，則完成位置變換子算法調用，進入下一 步驟；
[0040] ②判斷其中一個所述單元理料裝置的將_行進位置減去所述料槽的長度后是否 大于等于零，如果是則（當前位置減去所述料槽長度的數值）=(將_行進位置減去所述 料槽的長度），如果否則（當前位置減去所述料槽長度的數值）=(將_行進位置減去所述 料槽的長度）+所述單元理料裝置運行一周的長度，然進入下一步驟；
[0041] (2)在完成位置變換子算法調用及確定當前位置減去所述料槽長度的數值后，同 步進行如下操作，BP
[0042] ①判斷其中一個所述單元理料裝置的將_行進位置是否大于等于其當前_位置， 如果是則該所述單元理料裝置（將要到達位置減去其當前位置的增量）=(將_行進位置 減去當前_位置），如果否則（將要到達位置減去其當前位置的增量）=(將_行進位置減 去當前_位置）+所述單元理料裝置運行一周的長度，然進入下一步驟；
[0043] ②判斷其余任一所述單元理料裝置當前位置減去料槽長度