卧式包装机是非常传统的用于块状食品包装的设备，但是，随着个性化的生产越来越多，而机器也需要经常的程序变更，给制造企业的电气工程师带来很多困惑，而贝加莱为其提供了基于mapp的开发，由于采用可服用的模块化功能，机器并不需要复杂的开发，大部分的开发工作仅需一些软件的配置即可完成，通过mapp机器的开发效率将大幅度提高，专业机构的评测可以降低67%的机器软件开发时间。

1.卧式包装系统需求

卧式包装是最为常见的食品或医药包装设备，用于对块状产品如饼干、糖果、肥皂进行塑料薄膜包装并进行热封成品的过程。通常采用链道挡板将产品分为均匀的独立个体，然后上下的薄膜分别通过放料轴进行包裹，并进入热封刀裁切单元进行裁切封边成为成品，其加工过程如图1所示。

1.1性能指标

图1-系统结构图

在该系统设计初期，设计速度为150包/分钟，对于裁切精度按照行业提出了+/-0.2mm的要求，并且需要实现一些功能包括无料不包装、配方管理、用户管理、机器的状态监测等功能，当然，为了满足机器未来的长久集成，也提出了开放互联的要求，作为选项预留在系统中，以待机器销售至终端用户处进行集成时的预留。

1.2功能设计

卧式包装机需要的功能包括以下几个方面：

(1).用户管理：需要针对不同的机器操作人员设置不同的等级密码管理，工程师可以进入程序修改，而现场操作人员仅对状态进行操作。

(2).配方管理：需要针对50组不同的配方进行存储管理，并且可以采用USB导入的方式进行配方的升级。

(3).温度控制部分：包括切刀拉膜温度控制，采用4段PID温控，并且各温度区域采用独立的PID算法设计程序，并具有温度校正功能。

(4).运动控制功能：包括三个马达的控制，实现同步运动控制功能，各个马达启动互锁设定，并且切刀马达与拉膜马达实现累积误差补偿功能。

(5).无料不包装功能：考虑到送料中光眼检测的情况，若无料时，拉膜与裁切刀停止进入等料。

2.系统的结构如图

三个伺服电机分别用于放料、拉膜、裁切动作，系统采用了ACOPOS伺服驱动系统，ACOPOS伺服驱动系统可以直接接入色标传感器(光电或模拟量均可)，可以获得20kHz的采样速度，采用标准配置的POWERlink网络连接I/O和三个伺服轴。

采用Power Panel系列控制器与显示集成的HMI，这样系统架构简单，仅通过POWERlink网络连接三个驱动系统即可。

图2-系统电气配置架构

ACOPOS系列伺服驱动器可以执行400uS的位置环控制任务，并且有多个编码器槽位可以用于外接编码器的接入。

3.mapp概要介绍

在系统的软件设计方面，基于Automation Studio的开发可以实现高效的模块化软件拼装，mapp是运行于Automation Studio开发环境的模块化机器软件开发系统，基于PLCopen的库封装，可以实现标准化、模块化的软件设计。

mapp借助于软件复用(Software Reuse)与组件技术(Component Technology)思想，将针对机器开发的各种功能进行了模块化封装，其主旨思想在于能够采用共性技术，将机器划分为如图3的几个部分：

(1).基础组件：对于每台机器而言，其共性的部分包括了机器的文件管理、配方、用户、报警、趋势显示等功能，这些功能对于各种机器来说都有共性，因此可以被封装为统一的模块。

(2).机电一体化对象：机电一体化对象包含了轴的控制、多轴同步、CNC和机器人的应用，这些都是整个机器控制的基本组件。

(3).行业组件：行业组件包括了在不同行业里所需的功能应用，如：包装行业会考虑到张力控制、色标检测、温度控制、OMAC/PackML、鼓序列发生器等。

(4).基于Web的诊断与维护技术：对于机器的远程访问，mapp也提供了基于Web的访问。

图3-mapp的开发架构

mapp开发的思想在于：

(1).编程而非配置：对于应用mapp而言，其更多的是配置软件功能，而无需大量的代码编写工作。

(2).基于标准化的模块封装：mapp本身基于PLCopen的编程思想与标准，因此可以与PLCopen一以及满足PLCopen标准的企业自定义库混合使用。

(3).mapp可以分享更多的资源：很多在不同行业的模块可以混合使用，对于一个机器开发者而言，集团内部的不同机器开发单元的工程师可以共享软件模块资源，如通信接口、行业库、为特殊应用开发的功能库等。

4.基于mapp的开发

在卧式包装项目中采用mapp进行了开发设计，其功能构成如图4。

图4-基于mapp的卧式包装机软件构架

在这个卧式包装机的项目中，采用了B&R的mapp技术来实现软件的快速开发。

图5-单轴运动控制的Mplink文件

在基于mapp技术的应用开发中，Mplink输入接口参数是每个mapp功能块所具有的基本必备参数。该参数使用的目的有两个，一是可以通过Mplink所对应的mapp配置文件快速完成对该应用功能的参数设置，如图5所示，在单轴mapp配置表格中，可以实现轴参数的配置和轴报警的设置;二是使得在编写应用程序时，实现相关功能块之间的连接通讯。)

(1).MpSingleAxis轴控制

图6-单轴控制的mapp功能块MpAxisBasic

在MpAxisBasic功能块中，定义了单轴使用时需要的基本运动参数，并且集成了控制器参数自整定、力矩限制、制动等功能，同时，可以在功能块的输出接口上读取到编码器测量到位置信息、轴运动的速度信息、轴运动过程的报错信息等等。这样，将原本需要几十个PLCopen运动控制功能块可以做到的功能大大简化，交给MpAxisBasic这一个mapp功能块就可以比较完整地实现单轴的运动控制。)

除了针对于单轴的运动控制，mapp运动控制组件中还包含了多轴跟随控制、CNC控制、各种典型机器人控制等。

(2)MpRcpUser配方功能

对于机器而言，其包装的类型会有所变化，可以采用mpRcpUser或mpRecipeXml等模块进行配方的管理。

图7-MpRecipeXml-基于XML脚本的配方设计功能块

图8-mpRecipe的编辑画面

在mapp的开发中，这些配方界面都是按照标准的界面，用户仅需配置自己的各种按键即可，包括下拉菜单的数量(如20个选项)并与之匹配的相关参数的设置。

(3)MpUser用户管理功能

包括了用户登录mpLogin&mpLoginUI用于定义登录及登录的HMI设计、mpUserManagerUI用于定义与人机界面的接口、mpUserLevel管理用户级别、mpUserConfig、mpUserAcessRight等用于对用户进行不同的功能开发定义。

图9-mpUserUI的定义

在这个mpUserLoginUI的模块中，用户可以在后台定义直接调用该模块，并形成如图的画面。

通过mapp，工程师可以用简单的程序代码即可实现基本的应用，借助于已经开发的丰富的mapp模块，通过并行开发，可以在机器机械完成、电气安装结束的数天时间里即可完成调试，快速响应终端用户的生产需求。