一.前言

　　大連安迪數(shù)控技術(shù)有限公司針對國內(nèi)熱封切制袋機現(xiàn)狀推出了專用伺服控制解決方案，在國內(nèi)某公司制袋機設備成功應用并得到了廣泛推廣,，該方案采用了ADSD-S交流同步伺服驅(qū)動器,、ADSM-S交流永磁同步伺服電機、觸摸屏,、PLC,、變頻器、變頻電機等主要元器件;根據(jù)設備工藝要求選擇了低慣量高轉(zhuǎn)速的ADSM-S伺服電機作為主要運動機構(gòu),，保證了封切制袋機在頻繁啟動負載下自身運動的平穩(wěn)性與快速響應性,，使伺服電機的一次送料轉(zhuǎn)速能夠滿足切刀上下運行的時間要求。同時簡化了機械機構(gòu),，解決了原機械設備效率低,、定位精度低、能耗大,、自動化水平低,、浪費材料等缺點。

二.控制原理

　　整個設備生產(chǎn)工藝過程主要分為抬刀,、定位,、封切三個部分。熱封刀與切刀的上下往復運動由變頻器驅(qū)動變頻電機控制,，袋長定位由伺服驅(qū)動器控制伺服電機帶動送料輥控制,，另外光電傳感器（又稱光電眼）、溫控器,、接近開關(guān),，做為測控元器件，負責時間的判斷與控制信號的發(fā)出,，使執(zhí)行器件之間確立時序關(guān)系,。PLC做為核心程序的載體，負責脈沖信號的發(fā)送及各種控制信號的轉(zhuǎn)化與傳遞,，最終控制各執(zhí)行機構(gòu)的運轉(zhuǎn)與協(xié)調(diào),。觸摸屏作為人機界面，用于參數(shù)設置及整臺機器運行狀況監(jiān)控，通過觸摸屏可以調(diào)整袋長,、清零,、復位、點動等操作;還可以顯示袋長數(shù)值和被加工袋的累計數(shù)量等,。

　　下圖為熱封切機的控制原理框圖：

三.工作流程

　　1.系統(tǒng)上電

　　程序初始化,，輸入袋長數(shù)值，調(diào)整溫度儀,，使封刀的溫度達到熱封的需要（封刀的溫度,，應根據(jù)主電機的轉(zhuǎn)速高低進行設定，以膠袋封口處結(jié)實耐拉為準,。封刀溫度偏低,，會導致膠袋封口處不牢。若封刀溫度偏高,，會導致膠袋封口處燙穿,，因此，應根據(jù)主電機轉(zhuǎn)速及封口時間長短進行調(diào)節(jié)）;進入手動調(diào)節(jié)模式,，檢查機械部分,，伺服系統(tǒng)，變頻器等是否可以正常工作,，調(diào)節(jié)色標光電眼,，使其能夠感應色標變化。

　　2.制作袋子

　　點擊觸摸屏自動運行按鈕,，主變頻電機（1.5KW）工作,，通過機械連桿帶動封刀和切刀上下往復運動，切刀每向上運動一次,，伺服信號就導通一次,，由 PLC發(fā)送脈沖控制伺服電機（1kw）運轉(zhuǎn)，脈沖的個數(shù)決定了伺服電機轉(zhuǎn)動的圈數(shù),，脈沖的頻率決定了伺服電機的轉(zhuǎn)速，伺服電機通過同步帶帶動送料輥送料,，伺服電機必須在切刀下降到承切皮輥之前完成定位,，當切刀和封刀下切后，膠袋形成,，當切袋個數(shù)到達預設個數(shù)或按下急停按鈕時,，在生產(chǎn)完當前膠袋后停機，切刀和封刀停在高位停車處,。

　　制袋機一般具有兩種封切方式：空白袋定長封切和尋標封切,，當選擇空白袋定長封切時色標光電眼不起作用，PLC程序根據(jù)切袋長度、機械傳動比,、伺服驅(qū)動器的電子齒輪比,、伺服電機編碼器的線數(shù)以及送料輥的周長，計算出伺服系統(tǒng)定位所需要的脈沖數(shù),，然后由驅(qū)動器驅(qū)動伺服電機帶動送料輥轉(zhuǎn)動送出一定長度的膠袋,，從而實現(xiàn)白袋定長封切;當選擇尋標封切時，其過程如下,，伺服啟動信號導通,，伺服電機按照PLC程序預先設定的運動曲線進行加速運動、恒速運動,、減速運動,、低速追色，如圖3所示,，PLC接收到追色信號時,，通過中斷方式立即停止伺服電機。一般追色長度為10mm,，并且要求追色信號只能在追色范圍內(nèi)起作用,，其它范圍內(nèi)需屏蔽掉其干擾信號。追色封切調(diào)試時,，在人機界面上設定好伺服電機的恒速速度,，先將加速時間、減速時間設長,，再調(diào)低速追色速度,，盡可能提高低速追色速度，以追色平穩(wěn),、準確為準,。調(diào)整好追色速度后，再調(diào)加速時間,、減速時間,，盡可能調(diào)短加減速時間，以膠袋與出料輥不發(fā)生相對滑動及追色平穩(wěn)為準,。 PLC程序在追色封切時,，對追色信號記數(shù)，連續(xù)三次檢測不到時,，PLC停止各電機運轉(zhuǎn),，并驅(qū)動報警器報警。同時PLC程序?qū)ε坑洈?shù),，當批量達到預警值時,，PLC驅(qū)動報警器報警提示,。

四.伺服系統(tǒng)簡介

　　本機采用的伺服系統(tǒng)為大連安迪數(shù)控技術(shù)有限公司的ADSD-S系列，驅(qū)動單元采用美國TI公司最新數(shù)字信號處理器DSP為核心,，選用三菱公司工業(yè)級智能功率模塊（IPM）,，而且所選IPM的容量比標定相同功率的其它國內(nèi)伺服產(chǎn)品要大一個等級，因而具有過載能力強,、抗負載擾動能力強,、起動力矩大、動態(tài)相應速度高等特點;支持多種通訊方式,，標準全隔離RS485通訊模塊,RS422/RS485,CAN bus或Profibus可選;驅(qū)動器將位置控制,、速度控制、轉(zhuǎn)矩控制這三種控制方式合為一體,，并且可以進行各控制模式的動態(tài)切換,，使用更加靈活柔性;具備過速保護、過流,、過載,、過熱、主電源過壓欠壓,、編碼器異常,、通訊錯誤、PID反饋信號異常等duoz保護及異常顯示,，使控制過程一目了然,。電機為三相永磁同步伺服電機，具有三倍過載能力,，3000RPM 的額定轉(zhuǎn)速,，2500線的編碼器分辨率。

　　機械參數(shù)：

　　機械傳動減速比1：3

　　膠輥直徑66mm

　　精度要求：袋長精度小于0.5mm,，伺服電機編碼器脈沖數(shù)為2500P/R,，通過四倍頻轉(zhuǎn)換后，分辨精度達到10000p/r,即v伺=360°/10000=0.036°,，電機輸出到送料輥有3:1的減速比,，實際檢測精度達到：

　　v輥=360°/（10000×3）=0.012°

　　對應的袋子長度分辯精度為：

　　vl輥=πD×（0.012°/360°）=207.24×0.000033=0.006839mm

　　故其本身誤差遠遠小于0.5mm，引起定位誤差較大的真正原因是由于伺服電機起停不夠平滑,，停車時抖動,，故要根據(jù)伺服電機的起停速度調(diào)整合適的速度環(huán)、位置環(huán)增益與加減速時間,，調(diào)試過程如下：

　　a）將位置環(huán)增益即先設在較低值，然后在不產(chǎn)生異常響聲和振動的前提下,，逐漸增加速度環(huán)的增益至最大值,。

　　b）逐漸降低速度環(huán)增益值,，同時加大位置環(huán)增益。在整個響應無超調(diào),、無振動的前提下,，將位置環(huán)增益設至最大。

　　c）速度環(huán)積分時間常數(shù)取決于定位時間的長短,，在機械系統(tǒng)不振動的前提下,，盡量減小此值。

　　d）隨后對位置環(huán)增益,、速度環(huán)增益及積分時間常數(shù)進行微調(diào),，找到最佳值。

　　e）適當調(diào)整位置指令一次濾波時間常數(shù),。

　　調(diào)試參數(shù)如下：

五. 總結(jié)

　　該熱封切制袋機是在傳統(tǒng)老式設備的基礎(chǔ)上運用安迪伺服控制系統(tǒng)改造而成,，具有提高效率;降低能耗;提成品率;提高封切精度;調(diào)試方便快捷;運行過程平穩(wěn);簡化機械結(jié)構(gòu)等特點，具有更高的技術(shù)含量和更優(yōu)良的性價比,，為企業(yè)創(chuàng)造更多的效益,。