匯川IS500系列伺服在制袋機上的應用

　　[ 摘 要 ] 本文介紹匯川伺服、變頻器、PLC在制袋機上的應用。重點介紹匯川IS500系列伺服的中斷定長在尋標中的應用。

　　在塑料制品行業，制袋機是制作各種塑料包裝袋機器 ，其加工范圍為各種大小厚薄規格不同的塑料。包裝袋在民用市場是用量巨大的消耗品，所以對于包裝袋的生產廠家來說如何提高生產效率是最關心的核心問題。然而，目前市場上大多數的制袋機由于尋標方式采用減速尋標，造成生產效率降低。如果采用不減速尋標，精度降低，廢品率上升。為解決速度與精度的矛盾，匯川IS500系列伺服的中斷定長功能在制袋機上的應用，能在提高速度的同時，廢品率不提升。

　　1 系統組成

　　圖1 系統框架

　　2 系統分析

　　系統有三個部分組成：1、放卷;2、牽引;3、裁切。

　　放卷部分由張力電位器和匯川MD320系列變頻器構成一個閉環動力放卷。PLC的Y2輸出高速脈沖，Y2的脈沖頻率和Y1脈沖頻率為比例對應關系。放卷變頻接收Y2脈沖頻率作為速度的前饋量頻率源X,張力反饋到AI1作為PID調節頻率源Y。放卷變頻運行在速度前饋加PID的 X﹢Y調節模式下，可以提高放卷的響應速度，同時減小PID的調節范圍，加強放卷的穩定性。

　　牽引部分采用IS500伺服驅動器。色標傳感器直接進入伺服的高速響應端子DI9，作為中斷定長的信號源。伺服接收PLC的高速輸出Y1發出的脈沖信號，運行方式為位置模式加中斷定長。

　　裁切部分應用匯川變頻器加機械連桿。裁切變頻器的運行速度和牽引伺服拉料一次所需的時間對應。通常裁切電機旋轉一周的時間為伺服料一次所需時間的1.2倍。裁切電機旋轉過快，有可能造成堵料。裁切電機旋轉過慢，造成裁切等牽引，降低效率。

　　圖 2 制袋機現場圖

　　圖 3 柜內布置

　　3 減速尋標分析

　　圖 4 減速尋標分析圖

　　如圖4所示，減速尋標下，伺服A點和B點之間運行于低速狀態下，這段時間大概有0.2秒左右，一般制袋機完成一個袋子的制作在1秒(注：因長度不同所需時間不同，本現場袋長800mm)，也就是說低速尋標時間占了一個制袋周期的五分之一，這段時間就是造成制袋機效率低的原因所在。

　　4 伺服中斷定長方式分析

　　如圖5所示，伺服中斷定長方式下，色標信號直接進入伺服DI9端子，當伺服接收到色標信號時屏蔽PLC的脈沖指令，走完伺服內部設定的中斷位置。完成定位后通過DO反饋到PLC，讓PLC停止脈沖指令發送。整個過程的完成區間為C和D之間。從色標信號接收到定位完成用時0.05秒。定標完成的時間占一個制袋周期的二十分之一。

　　圖 5 中斷定長分析圖

　　以上兩總情況相比較，采用中斷定長的制袋周期相比減速尋標的制袋周期縮短10%～15%。

　　5 相關重要參數的計算

　　脈沖當量 : 指PLC發出的一個脈沖對應牽引軸負載所走的直線長度 ，單位為 mm/plus

　　計算公式：

　　其中 D為牽引軸的周長(單位mm) 電機軸轉M圈對應牽引軸轉N圈

　　PLC的編程運算袋長時，脈沖數乘以脈沖當量就是伺服牽引的長度裁切變頻的頻率給定

　　假設裁切變頻運行在閉環矢量狀態下，電機為4級電機，50HZ對應轉速為每分鐘1500轉。裁切電機要滿足轉一圈的時間是制袋周期時間的1.2倍，這樣能保證機器運行在最佳效率。

　　6 系統主要配置

　　7 結語

　　匯川伺服中斷定長在制袋機中的應用提升了機器的生產效率。現場的實驗情況表明，原制袋機每分鐘制袋60個(袋長800mm)，使用匯川伺服中斷定長功能的制袋機每分鐘制袋66個～68個，效率提高10%～15%。以一臺機器一天運行12小時計算，每天將多生產4500個左右的產品，對于最終用戶而言所產生的經濟效益相當可觀。