艾威圖伺服在切袋機上的應用

　　引言： 切袋機廣泛應用于手袋業、箱包業、鞋帽業、塑膠業以及各種繩類、帶類、卷料等的加工。適用于皮革、紙類、導電布、泡棉、醋酸布、PET、絕緣紙、橡膠墊、織帶、粘扣帶、安全帶、彩色帶、塑膠皮海綿、銅鋁箔、軟性線路板等之定長裁切使用。

　　切袋機外形圖如圖1示：

　　一、 控制原理

　　整個設備生產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動變頻電機控制，袋長定位由伺服驅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，做為測控元器件，負責時間的判斷與控制信號的發出，使執行器件之間確立時序關系。單片機做為核心程序的載體，負責脈沖信號的發送及各種控制信號的轉化與傳遞，最終控制各執行機構的運轉與協調。觸摸屏作為人機界面，用于參數設置及整臺機器運行狀況監控，通過觸摸屏可以調整袋長、清零、復位、點動等操作;還可以顯示袋長數值和被加工袋的累計數量等。

　　圖2為熱封切機的控制原理框圖：

　　二、制袋工藝簡介

　　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，由單片機發送脈沖控制伺服電機(1kw)運轉，脈沖的個數決定了伺服電機轉動的圈數，脈沖的頻率決定了伺服電機的轉速，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，當切袋個數到達預設個數或按下急停按鈕時，在生產完當前膠袋后停機，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，單片機程序根據切袋長度、機械傳動比、伺服驅動器的電子齒輪比、伺服電機編碼器的線數以及送料輥的周長，計算出伺服系統定位所需要的脈沖數，然后由驅動器驅動伺服電機帶動送料輥轉動送出一定長度的膠袋，從而實現白袋定長封切;當選擇尋標封切時，其過程如下，伺服啟動信號導通，伺服電機按照單片機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，單片機接收到追色信號時，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起作用，其它范圍內需屏蔽掉其干擾信號。追色封切調試時，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，再調低速追色速度，盡可能提高低速追色速度，以追色平穩、準確為準。調整好追色速度后，再調加速時間、減速時間，盡可能縮短加減速時間，以膠袋與出料輥不發生相對滑動及追色平穩為準。單片機程序在追色封切時，對追色信號記數，連續三次檢測不到時，單片機停止各電機運轉，并驅動報警器報警。同時單片機程序對批量記數，當批量達到預警值時，單片機驅動報警器報警提示。

　　三、伺服系統簡介

　　本機采用的伺服系統為艾威圖的F系列，驅動單元采用美國TI公司最新數字信號處理器DSP為核心，選用三菱公司工業級智能功率模塊(IPM)，支持標準RS485通訊模塊;驅動器將位置控制、速度控制這兩種控制方式合為一體，并且可以進行各控制模式的動態切換，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、通訊錯誤等保護及異常顯示，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的額定轉速，2500線的編碼器分辨率。

　　四、系統接線

　　在主電路輸入選擇時，驅動器可直接并入電網，單片機控制器與伺服驅動器硬件接線如圖4示：

　　五、艾威圖伺服參數設置

　　調式期間，遇到的主要問題是高頻定長封切時，伺服電機停車不穩，高速時尤其明顯。分析及措施：伺服位置控制為脈沖滯后調節控制，滯后脈沖數通過伺服監視dp-EPO即可看出，如果參數調整不合適，速度越快，則偏差越大，切袋長度誤差越大。在系統不震蕩的前提下，增加位置環比例增益，提高伺服響應速度，減少滯后脈沖數，使得定位越快，以便機器快速停止。

　　以下是艾威圖伺服系統的參數設置說明

　　PA-1=44(電機代碼);

　　PA-5=80(速度環比例增益);

　　PA-9=60(位置環比例增益);

　　PA-12=30(電子齒輪比分子);

　　PA-13=4(電子齒輪比分母);

　　PA-15=1(電機方向選擇);

　　PA-32=1(速度估算模式)速度響應可提高30%以上，應用此參數前提是負載慣量準確設置;

　　PA-33=215(負載慣量設置)

　　六、結論

　　該熱封切制袋機是在傳統老式設備的基礎上運用艾威圖伺服控制系統改造而成，在頻繁啟停負載下達到自身的平穩及快速響應性，具有提高效率;降低能耗;提升成品率;提高封切精度;調試方便快捷;運行過程平穩;簡化機械結構等特點，具有更高的技術含量和更優良的性價比，此設備向客戶充分展示了艾威圖伺服的優勢，同時也提高了切袋機設備在市場中的競爭力。