艾威圖伺服在切袋機(jī)上的應(yīng)用

   本文基于對切袋機(jī)工作原理的分析，介紹了艾威圖F系列伺服系統(tǒng)在熱封切機(jī)中的應(yīng)用，給出了伺服驅(qū)動器關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)置。 引言： 切袋機(jī)廣泛應(yīng)用于手袋業(yè)、箱包業(yè)、鞋帽業(yè)、塑膠業(yè)以及各種繩類、帶類、卷料等的加工。適用于皮革、紙類、導(dǎo)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(jī)外形圖如圖1示：

一、 控制原理        整個設(shè)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(fù)運動由變頻器驅(qū)動變頻電機(jī)控制，袋長定位由伺服驅(qū)動器控制伺服電機(jī)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(fù)責(zé)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。單片機(jī)做為核心程序的載體，負(fù)責(zé)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(jī)構(gòu)的運轉(zhuǎn)與協(xié)調(diào)。觸摸屏作為人機(jī)界面，用于參數(shù)設(shè)置及整臺機(jī)器運行狀況監(jiān)控，通過觸摸屏可以調(diào)整袋長、清零、復(fù)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。        圖2為熱封切機(jī)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(jī)(1.5KW)工作，通過機(jī)械連桿帶動封刀和切刀上下往復(fù)運動，切刀每向上運動一次，伺服信號就導(dǎo)通一次，由單片機(jī)發(fā)送脈沖控制伺服電機(jī)(1kw)運轉(zhuǎn)，脈沖的個數(shù)決定了伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動的圈數(shù)，脈沖的頻率決定了伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速，伺服電機(jī)通過同步帶帶動送料輥送料，伺服電機(jī)必須在切刀下降到承切皮輥之前完成定位，當(dāng)切刀和封刀下切后，膠袋形成，當(dāng)切袋個數(shù)到達(dá)預(yù)設(shè)個數(shù)或按下急停按鈕時，在生產(chǎn)完當(dāng)前膠袋后停機(jī)，切刀和封刀停在高位停車處。 　　制袋機(jī)一般具有兩種封切方式：空白袋定長封切和尋標(biāo)封切，當(dāng)選擇空白袋定長封切時色標(biāo)光電眼不起作用，單片機(jī)程序根據(jù)切袋長度、機(jī)械傳動比、伺服驅(qū)動器的電子齒輪比、伺服電機(jī)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(jī)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(dāng)選擇尋標(biāo)封切時，其過程如下，伺服啟動信號導(dǎo)通，伺服電機(jī)按照單片機(jī)程序預(yù)先設(shè)定的運動曲線進(jìn)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(jī)接收到追色信號時，通過中斷方式立即停止伺服電機(jī)。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(jī)界面上設(shè)定好伺服電機(jī)的恒速速度，先將加速時間、減速時間設(shè)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(zhǔn)確為準(zhǔn)。調(diào)整好追色速度后，再調(diào)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(fā)生相對滑動及追色平穩(wěn)為準(zhǔn)。單片機(jī)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，單片機(jī)停止各電機(jī)運轉(zhuǎn)，并驅(qū)動報警器報警。同時單片機(jī)程序?qū)ε坑洈?shù)，當(dāng)批量達(dá)到預(yù)警值時，單片機(jī)驅(qū)動報警器報警提示。

三、伺服系統(tǒng)簡介        本機(jī)采用的伺服系統(tǒng)為艾威圖的F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），支持標(biāo)準(zhǔn)RS485通訊模塊；驅(qū)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(jìn)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(hù)、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(hù)及異常顯示，使控制過程一目了然。電機(jī)為三相永磁同步伺服電機(jī)，具有三倍過載能力，3000RPM的額定轉(zhuǎn)速，2500線的編碼器分辨率。

四、系統(tǒng)接線        在主電路輸入選擇時，驅(qū)動器可直接并入電網(wǎng)，單片機(jī)控制器與伺服驅(qū)動器硬件接線如圖4示：

                                                                                                                                                                              五、艾威圖伺服參數(shù)設(shè)置         調(diào)式期間，遇到的主要問題是高頻定長封切時，伺服電機(jī)停車不穩(wěn)，高速時尤其明顯。分析及措施：伺服位置控制為脈沖滯后調(diào)節(jié)控制，滯后脈沖數(shù)通過伺服監(jiān)視dp-EPO即可看出，如果參數(shù)調(diào)整不合適，速度越快，則偏差越大，切袋長度誤差越大。在系統(tǒng)不震蕩的前提下，增加位置環(huán)比例增益，提高伺服響應(yīng)速度，減少滯后脈沖數(shù)，使得定位越快，以便機(jī)器快速停止。        以下是艾威圖伺服系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置說明        PA-1=44(電機(jī)代碼)；        PA-5=80(速度環(huán)比例增益)；        PA-9=60（位置環(huán)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(jī)方向選擇)；        PA-32=1(速度估算模式)速度響應(yīng)可提高30%以上，應(yīng)用此參數(shù)前提是負(fù)載慣量準(zhǔn)確設(shè)置；        PA-33=215(負(fù)載慣量設(shè)置)

六、結(jié)論        該熱封切制袋機(jī)是在傳統(tǒng)老式設(shè)備的基礎(chǔ)上運用艾威圖伺服控制系統(tǒng)改造而成，在頻繁啟停負(fù)載下達(dá)到自身的平穩(wěn)及快速響應(yīng)性，具有提高效率；降低能耗；提升成品率；提高封切精度；調(diào)試方便快捷；運行過程平穩(wěn)；簡化機(jī)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，此設(shè)備向客戶充分展示了艾威圖伺服的優(yōu)勢，同時也提高了切袋機(jī)設(shè)備在市場中的競爭力。