關鍵詞：皮子系統、餡子系統、切刀系統、模印系統、排列系統
摘要： 本文介紹了匯川技術觸摸屏、PLC、伺服和變頻器全系列產品在數控高速立式月餅機上的成功應用，通過優異的矢量控制變頻器保證皮子和餡子準確定量地擠出，通過完善地PLC控制程序保證切刀開合角度的準確控制、保證月餅壓制成型和進行多樣化的圖案排列，與原系統比較，在易用性上大為提升，并且降低成本。
前言
月餅是漢族人民喜愛的傳統節日特色食品，月圓餅也圓，又是合家分吃，象征著團圓和睦，在中秋節這一天是必食之品。古代月餅被作為祭品于中秋節所食。據說中秋節吃月餅的習俗于唐朝開始。北宋之時，該種餅被稱為“宮餅”，在宮廷內流行，但也流傳到民間，當時俗稱“小餅”和“月團”。發展至明朝則成為全民共同的飲食習俗。時至今日，品種更加繁多，風味因地各異。其中京式、蘇式、廣式、潮式等月餅廣為我國南北各地的人們所喜食。
圖1月餅
以前月餅的生產主要靠手工制作、效率低和產品質量參差不齊；目前人力成本逐年升高，食品安全的要求越來越高，機器代替手工成為了一種不可阻擋的趨勢，因此數控高速立式月餅機應運而生。
數控高速立式月餅機介紹
數控立式高速月餅機集三個單機（包餡機、成型機、排列機）上、中、下、立式緊湊排列為一體，無需傳輸帶裝置。
圖2數控高速立式月餅機
1.包餡機包括皮子系統和餡子系統。皮子和餡子電機通過減速比為60的減速機帶動雙螺桿轉動，從而擠出皮子和餡子。
圖3 皮子系統、餡子系統
為了保證月餅重量、體積均勻，要求擠出雙螺桿速度波動小。MD380為匯川高性能矢量變頻器，在開環矢量控制方式下，可以獲得優異的控制性能，其穩速精度可達0.5%，滿足皮子和餡子擠出的要求。
2.成型機包括切刀系統和模印系統。切刀電機通過減速比為20減速機帶動曲軸連桿，使切刀做開合運動。切刀每次開合，在軸承底部安裝的接近開關便感應一次。
月餅機生產要求為60個/分，故接近開關感應60次/分。
月餅機生產工藝要求切刀要實現以下幾個位置的定位：
（1）切刀回零（切刀開口張開最大）
（2）切刀閉合（切刀開口完全閉合）
切刀功能豐富，具有點動、微動、切刀回零、重大產品等功能。
圖4 切刀系統
模印系統為數控高速立式月餅機的關鍵部件，模印系統的運動可分解為：
圖5 模印系統
圖6 模印系統運動流程圖
排列機可以進行兩種運動，分別為整齊排列和交錯排列，并且適應四頭的月餅機。
排列機功能靈活，在排列過程中，如果發現位置有偏差，可以在線進行修正。
圖7排列機
圖8排列機運動流程圖
圖9月餅排列圖案
數控高速立式月餅機匯川解決方案
1、系統配置
圖10系統配置圖
2、PLC端子定義
3、切刀定位
切刀采用變頻器控制，但是要求定位，故切刀的準確定位為本方案的難點之一。
圖12切刀運動軌跡
圖13切刀PLC程序
圖14切刀觸摸屏畫面
當切刀回零或重大產品功能有效時，切刀首先以正常運行速度運行，到達X6下降沿時，切換到“回歸速度”運行“回零高速距離”后，再切換到爬行速度運行，到達X6的上升沿后，根據定位角度需要延時運行一段時間。
4、特色功能——在線修正排列機位置偏差
圖15在線修正排列機位置偏差
排列機在確定起點位置時，有可能最初確定的起點位置有偏差，需要在運行時進行修正，匯川PLC控制程序具備這個功能。
6、特色功能——托盤自適應切刀動作
圖16月餅機（左）湯圓機（右）
月餅機的模印裝置更換成湯圓機的搓圓裝置，就可以生產湯圓了。
生產湯圓時，排列機跟隨著切刀動作，當切刀停止，排列機亦停止。但是當切刀動作快于排列機時，當按下“停止”開關，兩者同時停止，則搓圓裝置內存留的湯圓則會堆積在排列機的同一位置。
圖17托盤自適應切刀動作PLC程序
分別記錄切刀動作次數、排列機動作次數，當按下“停止”開關后，求取切刀和排列機動作的差值，然后讓排列機按照一定的規律繼續走完少走的位置。
客戶原先方案
原系統包括皮子、餡子和切刀等全套均采用三菱伺服驅動，成本極高；
模印系統和排列系統均跟隨切刀動作，模印系統和排列系統在時序上的匹配調試麻煩；
在線修正排列機位置偏差時，排列機易出現崩潰；
當切刀快于排列機動作時，按下“停止”開關，湯圓出現堆積現象。
匯川方案優勢
（1） 皮子、餡子和切刀采用變頻器驅動，滿足應用要求且大大降低成本；
（2） 模印系統跟隨切刀動作，排列系統跟隨模印動作，從而形成切刀動作——>模印動作——>排列動作的鏈式關系，調試方便，易用性上得到大大提升；
（3） 當排列機位置有偏差時，可以在運行過程中在線修正位置偏差；
（4） 當切刀動作快于排列機動作時，排列機自適應切刀動作，避免停機時產生湯圓堆積現象；
（5） 系統集成，全系列匯川產品兼容性好，故障率降低。
參考文獻
H2U系列可編程序邏輯控制器用戶手冊
H1U/H2U系列可編程控制器指令及編程手冊 V2.0
IS500伺服驅動器用戶手冊V1.3
MD380矢量型變頻器用戶手冊V2.0
