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摘要：罐身焊接机（或称电阻焊机），其功能是把制罐马口铁铁片弯曲成圆筒型，用电阻焊焊接接口成罐筒。电阻焊机是马口铁三片罐生产线关键设备之一。三片罐品种多，我司产品已系列化，高速汕轻焊机QM-500，适应连续大量生产。在其控制系统中，欧姆龙MCH71运动控制模块等在设定参数中起着重要的作用。
关键词：电阻焊机；同步；参数设定；自动跟踪
【分类号】：TP261
0 引言
马口铁三片罐在食品如饮料、奶粉，化工如杀虫剂、墙漆等包装应用广泛，品种多。电阻焊机系列产品能适应不同产品的生产要求。它主要包括真空吸铁、推铁、铁片成圆、送罐、拨罐和铜线辅助系统等[1][2]。我司现有的电阻焊机，其传动系统有其共同特点：（1）多电动机协同同步运行；（2）铜线驱动配有气缸控制运动元件。高速电阻焊机QM-500，伺服和变频马达有8只。下面分析研究欧姆龙OMRON的产品MCH71运动控制模块等对汕轻焊机QM-500高速焊机的控制。
1 控制系统关键点一
成圆部分关键点：汕轻焊机QM-500，其生产速度500罐/分，即每个罐只有约0.12秒的时间来加工，动作频率高，真空吸铁、推铁、成圆，到后续的送罐、拨罐和铜线驱动等，它们的运动步调要协调一致，也即同步，否则就发生碰撞干涉等。成圆部分真空吸铁、推铁的同步，不能沿用低速焊机使用机械凸轮来实现这个控制。
2 控制系统关键点二
送罐机构和焊轮速度按照工艺的要求分别恒定在一定的数值。刚从成圆机加工好的罐筒和上一个已被送罐机构送前一步的罐之间有比较大的间隙，也就是送罐机构的输送链爪间需要较长的距离。上下焊轮上的铜线通过很高的电流来焊接罐，当前一个罐离开焊轮时，如果导电的铜线没有接触到后一个罐，大电流直接断开就会产生电弧，所以在送罐机构输送链爪上的罐，通过拨罐机构将罐送到比较靠近前一个罐的位置，当然如果二个罐之间的距离太近，就会把二个罐焊接在一起，所以罐之间还必须保留足够的间隙约2mm。所以拨罐的作用是调整焊轮左右二个罐之间的间隙。成圆后的罐筒到焊接的关系参见图二：
3 控制系统关键点三
铜线系统分为四部分，分别是铜线压扁，焊轮驱动，铜线驱动和铜线切断。分别由4个马达驱动，需要3个张力反馈控制。铜线压扁是把铜线压出来二个平行的平面，这样铜线通过焊轮时，铜线与焊轮和罐的接触面积都增大，接触更可靠。焊轮驱动是驱动焊轮以一定的速度转动。铜线驱动是因为焊罐时铜线要通过很大的电流，铜线会因为发热而变长，所以需要做专用的铜线驱动系统来保证铜线的运行。铜线切断是为了回收铜线再利用，所以把用过的铜线切成小段，方便回收。
4 客户的应用课题
生产旺季时需要机器24小时连续稳定生产。本机经常用来生产水果等罐头的罐，在水果成熟期，客户会收集大量的水果准备生产。如果机器不能稳定达到预期产能，那么水果就会腐烂，所以机器的可靠性要求非常高。机器的实际生产速度要保持不低于65万罐/每天。机械凸轮使用寿命太短，客户不使用机械凸轮。
5 控制系统实施课题
1.由于吸铁和推铁同步要求，用机械凸轮的控制，存在加工难度大和使用寿命短，严重影响了机器的使用，所以使用具有同步电子凸轮等控制功能的多轴运动控制器。
2.PLC 需要控制6个伺服轴，4个变频器。
3.铜线系统的速度和张力的控制。
4.为简化机器维护，要求尽量省配线。
6 解决方案
1.系统配置使用MCH71运动控制器，通过MECHATROLINK—II连接伺服；使用NS115连接安川直线伺服系统。如图三所示：
2.使用DEVICENET现场总线连接变频器和阀岛，减少配线，提高可靠性。如图四所示：
3.推铁控制具体的速度和位置控制曲线见图五所示：（X表示360度内，Y是360度内送罐链平均速度）
4.拨罐位置和速度控制具体如图六和图七所示：
5.调试过程中所遇到的问题及解决办法：
1.MCH支持软件不能选择直线马达。解决办法：设定一个假想的旋转型马达和虚拟的机械齿轮比，使得虚拟的编码器脉冲数通过计算后，可以和直线马达的光栅尺反馈的数据相吻合，伺服驱动器里的参数，只能使用安川的软件进行设定。
2.MCH71的单元处理周期较长，高速运行时凸轮相位严重滞后。
解决办法（1）：尽量优化程序，减少单元处理周期，如减少并行任务数量，禁用一部分的CPU单元的数据刷新，改为用IORD/IOWR指令来访问MCH的内存区。
解决办法（2）：因为在运行中负载比较均衡，单元周期造成的同步相位偏差和运行，会存在明显的按比例放大的关系，所以在控制软件上根据设定速度预置了不同的提前量即相位差。
七 结论
系列化的低、中和高速电阻焊机产品，机械传动部分成熟地运用“三化”设计，控制系统部分控制模块MCH71等的采用，提高了产品的稳定性和寿命，为客户创建一个更为清晰的控制平台。简单模具和必要零件地调整，控制参数地重置，随时可以生产其它高品质的罐身，也为远程控制创造了有利条件。
参考文献：
[1]杨邦英·罐头工业手册·北京：中国轻工业出版社，2002。
[2]胡楠·轻工业技术装备手册第3卷·北京：机械工业出版社，1997。
[3]汕头轻工机械厂有限公司·汕轻焊机QM-500全自动罐身焊接机使用说明书·汕头：汕头轻工机械厂有限公司，2010。
作者简介：
陈中坚（1974—），男，广东汕头人，电气工程师，公司技术部部长。主要研究电阻焊机和压力设备的自动控制。
关键词：电阻焊机；同步；参数设定；自动跟踪
【分类号】：TP261
0 引言
马口铁三片罐在食品如饮料、奶粉，化工如杀虫剂、墙漆等包装应用广泛，品种多。电阻焊机系列产品能适应不同产品的生产要求。它主要包括真空吸铁、推铁、铁片成圆、送罐、拨罐和铜线辅助系统等[1][2]。我司现有的电阻焊机，其传动系统有其共同特点：（1）多电动机协同同步运行；（2）铜线驱动配有气缸控制运动元件。高速电阻焊机QM-500，伺服和变频马达有8只。下面分析研究欧姆龙OMRON的产品MCH71运动控制模块等对汕轻焊机QM-500高速焊机的控制。
1 控制系统关键点一
成圆部分关键点：汕轻焊机QM-500，其生产速度500罐/分，即每个罐只有约0.12秒的时间来加工，动作频率高，真空吸铁、推铁、成圆，到后续的送罐、拨罐和铜线驱动等，它们的运动步调要协调一致，也即同步，否则就发生碰撞干涉等。成圆部分真空吸铁、推铁的同步，不能沿用低速焊机使用机械凸轮来实现这个控制。
2 控制系统关键点二
送罐机构和焊轮速度按照工艺的要求分别恒定在一定的数值。刚从成圆机加工好的罐筒和上一个已被送罐机构送前一步的罐之间有比较大的间隙，也就是送罐机构的输送链爪间需要较长的距离。上下焊轮上的铜线通过很高的电流来焊接罐，当前一个罐离开焊轮时，如果导电的铜线没有接触到后一个罐，大电流直接断开就会产生电弧，所以在送罐机构输送链爪上的罐，通过拨罐机构将罐送到比较靠近前一个罐的位置，当然如果二个罐之间的距离太近，就会把二个罐焊接在一起，所以罐之间还必须保留足够的间隙约2mm。所以拨罐的作用是调整焊轮左右二个罐之间的间隙。成圆后的罐筒到焊接的关系参见图二：
3 控制系统关键点三
铜线系统分为四部分，分别是铜线压扁，焊轮驱动，铜线驱动和铜线切断。分别由4个马达驱动，需要3个张力反馈控制。铜线压扁是把铜线压出来二个平行的平面，这样铜线通过焊轮时，铜线与焊轮和罐的接触面积都增大，接触更可靠。焊轮驱动是驱动焊轮以一定的速度转动。铜线驱动是因为焊罐时铜线要通过很大的电流，铜线会因为发热而变长，所以需要做专用的铜线驱动系统来保证铜线的运行。铜线切断是为了回收铜线再利用，所以把用过的铜线切成小段，方便回收。
4 客户的应用课题
生产旺季时需要机器24小时连续稳定生产。本机经常用来生产水果等罐头的罐，在水果成熟期，客户会收集大量的水果准备生产。如果机器不能稳定达到预期产能，那么水果就会腐烂，所以机器的可靠性要求非常高。机器的实际生产速度要保持不低于65万罐/每天。机械凸轮使用寿命太短，客户不使用机械凸轮。
5 控制系统实施课题
1.由于吸铁和推铁同步要求，用机械凸轮的控制，存在加工难度大和使用寿命短，严重影响了机器的使用，所以使用具有同步电子凸轮等控制功能的多轴运动控制器。
2.PLC 需要控制6个伺服轴，4个变频器。
3.铜线系统的速度和张力的控制。
4.为简化机器维护，要求尽量省配线。
6 解决方案
1.系统配置使用MCH71运动控制器，通过MECHATROLINK—II连接伺服；使用NS115连接安川直线伺服系统。如图三所示：
2.使用DEVICENET现场总线连接变频器和阀岛，减少配线，提高可靠性。如图四所示：
3.推铁控制具体的速度和位置控制曲线见图五所示：（X表示360度内，Y是360度内送罐链平均速度）
4.拨罐位置和速度控制具体如图六和图七所示：
5.调试过程中所遇到的问题及解决办法：
1.MCH支持软件不能选择直线马达。解决办法：设定一个假想的旋转型马达和虚拟的机械齿轮比，使得虚拟的编码器脉冲数通过计算后，可以和直线马达的光栅尺反馈的数据相吻合，伺服驱动器里的参数，只能使用安川的软件进行设定。
2.MCH71的单元处理周期较长，高速运行时凸轮相位严重滞后。
解决办法（1）：尽量优化程序，减少单元处理周期，如减少并行任务数量，禁用一部分的CPU单元的数据刷新，改为用IORD/IOWR指令来访问MCH的内存区。
解决办法（2）：因为在运行中负载比较均衡，单元周期造成的同步相位偏差和运行，会存在明显的按比例放大的关系，所以在控制软件上根据设定速度预置了不同的提前量即相位差。
七 结论
系列化的低、中和高速电阻焊机产品，机械传动部分成熟地运用“三化”设计，控制系统部分控制模块MCH71等的采用，提高了产品的稳定性和寿命，为客户创建一个更为清晰的控制平台。简单模具和必要零件地调整，控制参数地重置，随时可以生产其它高品质的罐身，也为远程控制创造了有利条件。
参考文献：
[1]杨邦英·罐头工业手册·北京：中国轻工业出版社，2002。
[2]胡楠·轻工业技术装备手册第3卷·北京：机械工业出版社，1997。
[3]汕头轻工机械厂有限公司·汕轻焊机QM-500全自动罐身焊接机使用说明书·汕头：汕头轻工机械厂有限公司，2010。
作者简介：
陈中坚（1974—），男，广东汕头人，电气工程师，公司技术部部长。主要研究电阻焊机和压力设备的自动控制。