基于多軸同步控制技術(shù)的條煙柔性碼垛系統(tǒng)設(shè)計(jì)

楊遠(yuǎn)，王晉冰，劉旭，周林

基于多軸同步控制技術(shù)的條煙柔性碼垛系統(tǒng)設(shè)計(jì)

楊遠(yuǎn)1，王晉冰2，劉旭3，周林3

（1.貴州大學(xué)，貴陽(yáng) 550025；2.貴州省煙草公司貴陽(yáng)市公司，貴陽(yáng) 550002；3.貴州省煙草公司黔南州公司，都勻 558000）

克服原有的剛性吸盤的局限性，提高煙草物流中心的條煙碼垛效率。設(shè)計(jì)一種基于多軸同步控制技術(shù)的條煙柔性碼垛系統(tǒng)，以SIMATIC S7–1200 PLC為控制核心，通過(guò)PROFINET與Kinoc觸摸屏進(jìn)行通信，將9個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和傳感器同PLC外接的輸入、輸出模塊連接。工控機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)PLC處理，通過(guò)主令同步的方式控制指令，實(shí)現(xiàn)柔性吸盤的同步，完成多樣化條煙的同時(shí)抓取。該控制系統(tǒng)通過(guò)搭建的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)驗(yàn)證了其穩(wěn)定性和高效性，該系統(tǒng)可以同時(shí)吸附5條高度和寬度不同的條煙，大大提高了條煙碼垛機(jī)器人的效率。相較于剛性碼垛系統(tǒng)，此柔性碼垛系統(tǒng)的碼垛效率峰值提高了24.9%左右。文中系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提高了條煙的碼垛效率，并且提高了煙草包裝的智能化水平。

柔性碼垛；多軸同步控制技術(shù)；主令同步方式；PLC

在我國(guó)眾多人口中，大約有3億煙民，約占世界煙民人口的25%；而我國(guó)的煙草產(chǎn)量占世界的35%，煙草銷售量占32%[1-2]。隨著市場(chǎng)個(gè)性化時(shí)代的到來(lái)，異型煙的銷量在煙草市場(chǎng)突飛猛進(jìn)，因此煙草物流中心面臨著巨大的挑戰(zhàn)[3]。煙草物流中心針對(duì)條煙堆疊智能化的問(wèn)題，提出了一種基于吸盤的碼垛機(jī)器人，該碼垛機(jī)器人主要是將條煙按照一定的模式堆碼成垛，完成單元化的存儲(chǔ)和運(yùn)輸，縮短了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本[4-6]。然而煙草銷量的迅速增加，促使碼垛機(jī)器人不斷地更新?lián)Q代。國(guó)內(nèi)許多研究者在異型煙碼垛技術(shù)上取得了顯著的成就，例如，張都等[7]通過(guò)采用疊層設(shè)備和鏈?zhǔn)綋軣熝b置對(duì)異型煙進(jìn)行混合式碼垛，包裝效率峰值可達(dá)到6 000 條/h。胡敏[8]通過(guò)將機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)和自動(dòng)碼垛算法結(jié)合運(yùn)用到碼垛系統(tǒng)，大大地提高了碼垛機(jī)器人的智能化水平，但是該碼垛系統(tǒng)的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用剛性吸盤，每次只能抓取1條或2條條煙。徐明陽(yáng)等[9]采用以PLC為控制核心的方法，研發(fā)出了一套4抓柔性吸盤，克服了剛性吸盤的柔性化問(wèn)題。在包裝領(lǐng)域，大量技術(shù)人員也把PLC控制器應(yīng)用到自己的研發(fā)工作中[10-12]。

文中的研究以PLC控制器作為條煙柔性碼垛系統(tǒng)的控制核心，設(shè)計(jì)一套基于多軸同步控制技術(shù)的五抓柔性吸盤控制系統(tǒng)。

1 條煙碼垛系統(tǒng)

1.1 條煙碼垛系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

條煙柔性碼垛系統(tǒng)主要分為抓煙皮帶、機(jī)械手、機(jī)械手末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)、觸摸屏、倍速鏈等結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。抓煙皮帶由伺服電機(jī)提供動(dòng)力，電機(jī)的啟停則是通過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)器來(lái)控制。抓煙皮帶上安裝了1對(duì)測(cè)長(zhǎng)傳感器、5對(duì)條煙到位傳感器以及擋煙條，其功能是判斷條煙的品規(guī)以及到位情況。機(jī)械手使用的型號(hào)是EPSON LS20–B804S，LS20–B系列，是追求高速和高性價(jià)比的高性能機(jī)器人，通過(guò)將U軸容許力矩提高至1.00 kg·m2以達(dá)到大容量，其次通過(guò)高速移動(dòng)改善了節(jié)拍時(shí)間，縮短了擺臂需要的時(shí)間。機(jī)械手末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)是由5組吸盤組成，每組吸盤都有獨(dú)立的槽型光電和測(cè)高傳感器，用于原點(diǎn)的檢測(cè)和條煙高度的復(fù)核，測(cè)高傳感器還具有掉煙保護(hù)功能，其中第3組作為機(jī)械手末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的基準(zhǔn)，只能進(jìn)行軸方向的移動(dòng)，其余4組在軸方向也能進(jìn)行移動(dòng)。每組吸盤由1個(gè)吸盤板和8個(gè)吸盤組成，每個(gè)吸盤板通過(guò)連接一個(gè)電磁閥來(lái)控制吸盤的吸氣和吹氣。觸摸屏作為人機(jī)交互界面，可以實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置，末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的手動(dòng)控制以及各電氣控制環(huán)節(jié)的信號(hào)顯示。倍速鏈?zhǔn)怯糜谕斜P的切換，可將碼垛完成的托盤移動(dòng)到下一工位，把空托盤移至碼垛位置并同時(shí)發(fā)送允許碼垛信號(hào)。

圖1 條煙碼垛系統(tǒng)

1.2 條煙柔性碼垛控制系統(tǒng)的工藝流程

條煙輸送到抓煙皮帶末端擋煙板處，經(jīng)過(guò)測(cè)長(zhǎng)傳感器和測(cè)高傳感器對(duì)條煙的復(fù)核觸發(fā)抓煙信號(hào)。機(jī)械手移動(dòng)到抓煙點(diǎn)上方等待抓煙信號(hào)，當(dāng)PLC收到抓煙信號(hào)，5組吸盤開(kāi)始變距進(jìn)行抓取條煙。機(jī)械手抓取條煙后移動(dòng)到放煙點(diǎn)上方等待允許碼垛信號(hào)，在移動(dòng)過(guò)程中吸盤變距。倍速鏈將托盤移動(dòng)到碼垛位置，并向機(jī)械手發(fā)送允許碼垛信號(hào)，收到允許碼垛信號(hào)的機(jī)械手開(kāi)始放煙，放煙后機(jī)械手回到抓煙點(diǎn)上方等待指令。重復(fù)運(yùn)行上述流程直到訂單完成，然后倍速鏈將碼放好的托盤送入下一工位，最后切換訂單，其工藝流程見(jiàn)圖2。

圖2 碼垛工藝流程

1.3 剛性碼垛系統(tǒng)

剛性碼垛系統(tǒng)對(duì)條煙的要求較高，必須保證所有條煙高度一致。面對(duì)異型煙銷量的突飛猛進(jìn)，該系統(tǒng)只能通過(guò)多次數(shù)、少條數(shù)的方法進(jìn)行抓取，雖然相較人工碼垛，剛性碼垛的效率有了進(jìn)一步的提升，但是面對(duì)當(dāng)今市場(chǎng)的多樣化還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。如圖3所示，該三維圖是一臺(tái)四抓的剛性碼垛系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)同時(shí)吸附4條高度相同的條煙。針對(duì)柔性碼垛系統(tǒng)和剛性碼垛系統(tǒng)的差異，文中通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、抓取對(duì)象、拆單情況和煙姿要求進(jìn)行了對(duì)比，見(jiàn)表1。在煙草物流行業(yè)中，分揀碼垛效率是煙草物流公司解決的關(guān)鍵問(wèn)題。圖3的剛性吸盤可實(shí)現(xiàn)多條條煙的抓取，但是應(yīng)對(duì)不了訂單的多樣化。要實(shí)現(xiàn)訂單多樣化，則需要減少末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的體積，同一時(shí)刻的抓煙條數(shù)也隨之減少。柔性碼垛系統(tǒng)既可以應(yīng)對(duì)訂單多樣化問(wèn)題，又可以實(shí)現(xiàn)多條煙的同時(shí)抓取，滿足了目前煙草物流公司的需求。

圖3 剛性碼垛系統(tǒng)

表1 2種碼垛系統(tǒng)的對(duì)比

Tab.1 Comparison of two palletizing systems

2 多軸同步控制技術(shù)

基于控制方式，多軸同步控制可分為機(jī)械同步方式和電控同步方式。其中機(jī)械同步方式是由多根軸和齒輪系組成，依靠著機(jī)械結(jié)構(gòu)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)同步，這種同步控制方式機(jī)構(gòu)復(fù)雜、機(jī)械加工精度要求高，因此已經(jīng)被淘汰。電控同步方式主要有主從同步、虛軸法同步以及交叉耦合同步等方案。文中采用主令同步方式，該方式與主從方式相似，每個(gè)軸都是通過(guò)單獨(dú)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，每個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器都是由同一個(gè)命令信號(hào)源來(lái)控制，然后控制器對(duì)信號(hào)源進(jìn)行分配，將分配好的信號(hào)發(fā)送至電機(jī)驅(qū)動(dòng)器上，完成整個(gè)同步控制過(guò)程[13-15]。由于主令同步方式的各電機(jī)之間沒(méi)有耦合，因此任何一個(gè)電機(jī)軸受到外界負(fù)載擾動(dòng)都不會(huì)影響其他軸的正常運(yùn)行，因此該方式符合條煙碼垛系統(tǒng)的需求，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4。

圖4 主令同步方式原理

3 多軸同步技術(shù)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)工藝流程設(shè)計(jì)了多軸同步控制系統(tǒng)的硬件，該系統(tǒng)主要由PLC（主、從站）、步進(jìn)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、Kinco觸摸屏和槽型傳感器組成。系統(tǒng)包含了4個(gè)軸原點(diǎn)光電和5個(gè)軸原點(diǎn)光電，用于檢測(cè)吸盤軸和軸的位置。對(duì)9個(gè)電機(jī)的單獨(dú)驅(qū)動(dòng)保證了電機(jī)之間互不干擾，還能直觀地顯示各電機(jī)的故障信息。其硬件結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5。

圖5 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

PLC全稱為可編程邏輯控制器，它具備復(fù)雜的邏輯算法控制能力，與此同時(shí)還具備計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)的功能，該系統(tǒng)使用的PLC是西門子S7–1200 PLC。S7–1200 PLC作為一款緊湊型控制器并沒(méi)有限制其功能，該控制器主要面向簡(jiǎn)單而高精度的自動(dòng)化任務(wù)，它還具備較高的靈活性，可以很大程度地滿足客戶的各種需求，麻雀雖小五臟俱全。它通過(guò)集成的PROFINET接口實(shí)現(xiàn)了同HMI與其余PLC的通信，并可以通過(guò)該接口進(jìn)行編程，它還可以通過(guò)開(kāi)放的以太網(wǎng)協(xié)議支持實(shí)現(xiàn)與第三方設(shè)備之間的通信。

該款PLC通過(guò)集成2個(gè)高速輸出來(lái)進(jìn)行高速脈沖輸出或脈寬調(diào)制輸出。系統(tǒng)將PLC分成主站PLC和從站PLC，主站PLC控制著工控機(jī)、觸摸屏、從站PLC和機(jī)械手控制器；從站PLC控制機(jī)械手末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的吸盤運(yùn)動(dòng)，但對(duì)柔性吸盤的控制信息是從主站PLC發(fā)出，設(shè)置從站PLC的主要目的是減輕主站PLC的計(jì)算量。主站PLC、從站PLC和觸摸屏通過(guò)PROFINET接口實(shí)現(xiàn)相互之間的通信。

柔性吸盤主要有9個(gè)步進(jìn)電機(jī)組成（4個(gè)軸的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，5個(gè)軸的驅(qū)動(dòng)電機(jī)），每個(gè)電機(jī)都存在單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)器。X1步進(jìn)電機(jī)和Z1步進(jìn)電機(jī)控制著1號(hào)吸盤的軸運(yùn)動(dòng)和軸運(yùn)動(dòng)，X2步進(jìn)電機(jī)和Z2步進(jìn)電機(jī)則是控制2號(hào)吸盤，由于3號(hào)吸盤是作為軸的定位基準(zhǔn)，因此只能通過(guò)Z3步進(jìn)電機(jī)控制軸運(yùn)動(dòng)，X4步進(jìn)電機(jī)和Z4步進(jìn)電機(jī)則是控制4號(hào)吸盤，X5步進(jìn)電機(jī)和Z5步進(jìn)電機(jī)則是控制5號(hào)吸盤，再通過(guò)從站PLCX和PLCZ發(fā)送脈沖和方向信號(hào)進(jìn)行吸盤的控制。步進(jìn)電機(jī)具有良好的跟隨性，輸入的脈沖數(shù)與角位移嚴(yán)格成正比，因此幾乎不會(huì)產(chǎn)生累計(jì)誤差。步進(jìn)電機(jī)雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低，但是其可靠性極高，面對(duì)該系統(tǒng)的頻繁啟停也能極好的響應(yīng)。由于步進(jìn)電機(jī)的體積小、質(zhì)量輕，因此減輕了機(jī)械手的負(fù)載，使該系統(tǒng)的使用壽命更高。多軸同步控制系統(tǒng)的電機(jī)輸出信號(hào)和原點(diǎn)光電輸入信號(hào)在PLC控制器上的地址見(jiàn)表2。

4 多軸同步技術(shù)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

硬件系統(tǒng)是控制系統(tǒng)的載體，而軟件系統(tǒng)的優(yōu)劣是衡量整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性的關(guān)鍵。通過(guò)對(duì)PLC程序和人機(jī)界面的設(shè)定，不僅實(shí)現(xiàn)了多軸同步控制，還實(shí)現(xiàn)了人機(jī)界面對(duì)單個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)控制，使條煙柔性碼垛系統(tǒng)末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)同步運(yùn)行的同時(shí)，還能達(dá)到獨(dú)立控制。系統(tǒng)采用的是西門子的博途軟件進(jìn)行PLC控制器的編程，人機(jī)交互界面是運(yùn)用Kinco DTools V3.5.2軟件繪制的。

4.1 PLC程序設(shè)定

該系統(tǒng)的PLC控制流程見(jiàn)圖6。首先通過(guò)工控機(jī)下發(fā)碼垛數(shù)據(jù)到主控PLC中；啟動(dòng)系統(tǒng)之后，PLC上電使能，進(jìn)行、軸的復(fù)位，并檢測(cè)各軸的回零情況；完成復(fù)位之后，等待各軸數(shù)據(jù)的寫入；RC收到待機(jī)點(diǎn)信號(hào)，移動(dòng)到待機(jī)點(diǎn)的同時(shí)，柔性吸盤變距；隨后通過(guò)測(cè)高傳感器和測(cè)長(zhǎng)傳感器對(duì)條煙進(jìn)行復(fù)核；復(fù)核無(wú)誤，RC收到抓煙信號(hào)，抓取條煙；在PLC檢測(cè)下無(wú)掉煙情況后，RC會(huì)收到放煙點(diǎn)上方信號(hào)并移動(dòng)到放煙點(diǎn)上方；同時(shí)PLC會(huì)收到碼垛位置數(shù)據(jù)，柔性吸盤變距；在RC得到放煙信號(hào)時(shí)，電磁閥啟動(dòng)，破真空放煙；放煙完成后，RC再次收到待機(jī)點(diǎn)信號(hào)，返回待機(jī)點(diǎn)，循環(huán)此過(guò)程。

表2 I/O分配

Tab.2 I/O allocation

圖6 PLC控制流程

該過(guò)程基于主令同步方式，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)各軸的使能、復(fù)位、人機(jī)界面復(fù)位、軸變距、軸變距、軸和軸的速度設(shè)置、抓煙和放煙等線圈進(jìn)行串聯(lián)，用一個(gè)觸點(diǎn)方式的控制，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)信號(hào)源的多電機(jī)控制。其中的軸變距和軸變距是通過(guò)對(duì)上位機(jī)下發(fā)的條煙數(shù)據(jù)進(jìn)行分配，再統(tǒng)一調(diào)用，讓各軸能實(shí)現(xiàn)同步變距。吸盤同步變距的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)吸盤位置的不佳，導(dǎo)致吸盤受到的負(fù)載較大，因此系統(tǒng)的同步性受到了破壞。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)了相應(yīng)的報(bào)警程序，通過(guò)比較目標(biāo)位置和返回目標(biāo)位置來(lái)觸發(fā)未返回目標(biāo)位置線圈，達(dá)到報(bào)警效果，可以通過(guò)復(fù)位和人機(jī)界面復(fù)位解除報(bào)警，大大減少了人工排查故障的時(shí)間。

4.2 人機(jī)界面

條煙柔性碼垛系統(tǒng)的人機(jī)交互界面主要包含碼垛主界面、傳感器參數(shù)界面、數(shù)據(jù)交互界面、碼垛數(shù)據(jù)界面、吸盤電機(jī)界面和機(jī)械手界面。其中吸盤電機(jī)界面是控制柔性吸盤的主要界面，如圖7所示，界面中的位狀態(tài)切換開(kāi)關(guān)是通過(guò)連接端口Net與電氣控制程序中的相關(guān)觸點(diǎn)直接連接，選取相應(yīng)的地址類型，再輸入對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)地址進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)了和軸的運(yùn)動(dòng)控制。柔性吸盤到達(dá)零點(diǎn)光電時(shí)電機(jī)會(huì)自動(dòng)停止，該方式是通過(guò)點(diǎn)動(dòng)正和點(diǎn)動(dòng)負(fù)的常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)一個(gè)零點(diǎn)開(kāi)關(guān)常開(kāi)觸點(diǎn)來(lái)獲取暫停軸的信號(hào)。

柔性吸盤界面主要包含了3個(gè)部分：報(bào)警信息、柔性吸盤位置信息和柔性吸盤控制。報(bào)警信息部分主要包含了各軸的功能塊故障報(bào)警、各軸尋零報(bào)警、和的抓煙未到位報(bào)警以及PLC通信報(bào)警，通過(guò)對(duì)報(bào)警信息的準(zhǔn)確顯示，讓操作員能夠及時(shí)準(zhǔn)確地處理故障，減少了排查故障的時(shí)間。柔性吸盤位置信息部分顯示了放/抓煙位置、當(dāng)前位置、抓煙位置、放煙位置、當(dāng)前位置、原點(diǎn)開(kāi)關(guān)和已回零的信息，可通過(guò)該部分實(shí)時(shí)查看各軸位置信息和是否回零的信息。柔性吸盤控制部分控制著各軸的運(yùn)動(dòng)，軸的正負(fù)是將3號(hào)吸盤視為基準(zhǔn)，朝向3號(hào)吸盤的方向視為正，背離3號(hào)吸盤的方向視為負(fù)；軸是統(tǒng)一向上為正、向下為負(fù)，各軸的方向通過(guò)界面按鈕對(duì)應(yīng)的標(biāo)識(shí)進(jìn)行控制。柔性吸盤控制部分還有手動(dòng)尋零按鈕和、軸速度控制按鈕，手動(dòng)尋零按鈕可以直接控制各吸盤各軸的尋零動(dòng)作，點(diǎn)擊更改、軸速度控制按鈕后，需要將設(shè)備急?！獜?fù)位—啟動(dòng)后生效。

圖7 人機(jī)界面

5 系統(tǒng)測(cè)試

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試來(lái)驗(yàn)證系統(tǒng)的碼垛效果，對(duì)柔性吸盤的復(fù)位、人機(jī)界面復(fù)位、各軸的變距和速度設(shè)定進(jìn)行了測(cè)試，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試環(huán)境見(jiàn)圖8?，F(xiàn)場(chǎng)通過(guò)采集7組剛性吸盤碼垛數(shù)據(jù)和7組柔性吸盤碼垛數(shù)據(jù)來(lái)比較2種吸盤的效率，其中主要采集了總卷煙數(shù)量、常規(guī)煙總量和異型煙總量，同時(shí)采集了柔性吸盤末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的變距次數(shù)和差錯(cuò)次數(shù)，主要的數(shù)據(jù)信息見(jiàn)表3。

圖8 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

測(cè)試結(jié)果顯示，該柔性吸盤的同步性的差錯(cuò)率≤0.1%，具有良好的可靠性和穩(wěn)定性?，F(xiàn)場(chǎng)通過(guò)柔性吸盤與剛性吸盤的比較，在標(biāo)煙和異型煙合單碼垛的情況下，剛性吸盤的碼垛效率峰值為10 922條/h，柔性吸盤的碼垛峰值為13 652條/h，相較剛性吸盤提高了24.9%左右，大大提高了碼垛效率，滿足了煙草物流的實(shí)際需求。

表3 測(cè)試數(shù)據(jù)

Tab.3 Test data

6 結(jié)語(yǔ)

文中為了提高煙草物流中心的碼垛效率，設(shè)計(jì)出一套基于多軸同步控制技術(shù)的條煙柔性碼垛系統(tǒng)，打破了原有的剛性碼垛系統(tǒng)的局限性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多條條煙的同時(shí)抓取。該柔性碼垛系統(tǒng)以西門子S7–1200 PLC為控制核心，通過(guò)設(shè)置主從站PLC，加快了系統(tǒng)的運(yùn)算過(guò)程，并采用主令同步方式來(lái)控制各電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了各吸盤的同步，再通過(guò)設(shè)計(jì)基于Kinco觸摸屏的人機(jī)交互界面來(lái)控制單個(gè)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試，數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，該系統(tǒng)的碼垛效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于剛性吸盤的碼垛效率，提高了煙草物流的碼垛效率，且具有較好的穩(wěn)定性。

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Design of Flexible Cigarette Palletizing Control System Based on Multi-axis Synchronous Control Technology

YANG Yuan1, WANG Jin-bing2, LIU Xu3, ZHOU Lin3

(1. Guizhou University, Guiyang 550025, China; 2. Guizhou Tobacco Guiyang Company, Guiyang 550002, China; 3. Guizhou Tobacco Qiannan Company, Duyun 558000, China)

The work aims to overcome the limitations of the original rigid palletizers and improve the efficiency of cigarette palletizing in the tobacco logistics center. A flexible cigarette palletizing system based on multi-axis synchronous control technology was designed. With SIMATIC S7-1200 PLC as the control core, the system communicated with Kinco touch screen through PROFINET and connected 9 stepper motor drivers and sensors with the external input and output modules of PLC. The data sent by the IPC were processed by the PLC and synchronized by master control to achieve the synchronization of the flexible palletizers and complete the simultaneous grasping of diversified cigarettes. The stability and efficiency of the control system were verified by the experimental platform. The system could simultaneously adsorb 5 strips of cigarettes of different heights and widths, which greatly improved the efficiency of the cigarette palletizing robot. Compared to the rigid palletizing system, the flexible palletizing system increased the efficiency peak by about 24.9%. The designed system improves the efficiency of cigarette palletizing and increases the intelligence of tobacco packaging.

flexible palletizing; multi-axis synchronous control technology; master control; PLC

TB486

A

1001-3563(2023)03-0261-07

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.03.033

2022?04?12

貴州省教育廳青年科技人才成長(zhǎng)項(xiàng)目（黔教合KY字[2021]268）；貴州省科技計(jì)劃項(xiàng)目（黔科合支撐[2021]一般355）；貴州省煙草公司貴陽(yáng)公司科技項(xiàng)目（黔煙筑科[2022]1號(hào)）

楊遠(yuǎn)（1996—），男，碩士生，主攻機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化。

王晉冰（1983—），男，網(wǎng)絡(luò)工程師，主要研究方向卷煙商業(yè)物流自動(dòng)化與信息化建設(shè)。

責(zé)任編輯：曾鈺嬋