大連安迪數控技術(shù)有限公司針對國內熱封切制袋機現狀推出了專(zhuān)用伺服控制解決方案，在國內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交流同步伺服驅動(dòng)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；根據設備工藝要求選擇了低慣量高轉速的ADSM-S伺服電機作為主要運動(dòng)機構，保證了封切制袋機在頻繁啟動(dòng)負載下自身運動(dòng)的平穩性與快速響應性，使伺服電機的一次送料轉速能夠滿(mǎn)足切刀上下運行的時(shí)間要求。同時(shí)簡(jiǎn)化了機械機構，解決了原機械設備效率低、定位精度低、能耗大、自動(dòng)化水平低、浪費材料等缺點(diǎn)。

圖１　熱封切機設備圖

　　二.控制原理

　　整個(gè)設備生產(chǎn)工藝過(guò)程主要分為抬刀、定位、封切三個(gè)部分。熱封刀與切刀的上下往復運動(dòng)由變頻器驅動(dòng)變頻電機控制，袋長(cháng)定位由伺服驅動(dòng)器控制伺服電機帶動(dòng)送料輥控制，另外光電傳感器（又稱(chēng)光電眼）、溫控器、接近開(kāi)關(guān)，做為測控元器件，負責時(shí)間的判斷與控制信號的發(fā)出，使執行器件之間確立時(shí)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化與傳遞，最終控制各執行機構的運轉與協(xié)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(guò)觸摸屏可以調整袋長(cháng)、清零、復位、點(diǎn)動(dòng)等操作；還可以顯示袋長(cháng)數值和被加工袋的累計數量等。

　　下圖為熱封切機的控制原理框圖：

圖２控制原理框圖。

　　三.工作流程

　?。?系統上電

　　程序初始化，輸入袋長(cháng)數值，調整溫度儀，使封刀的溫度達到熱封的需要（封刀的溫度，應根據主電機的轉速高低進(jìn)行設定，以膠袋封口處結實(shí)耐拉為準。封刀溫度偏低，會(huì )導致膠袋封口處不牢。若封刀溫度偏高，會(huì )導致膠袋封口處燙穿，因此，應根據主電機轉速及封口時(shí)間長(cháng)短進(jìn)行調節）；進(jìn)入手動(dòng)調節模式，檢查機械部分，伺服系統，變頻器等是否可以正常工作，調節色標光電眼，使其能夠感應色標變化。

　?。?制作袋子

　　點(diǎn)擊觸摸屏自動(dòng)運行按鈕，主變頻電機(1.5KW)工作，通過(guò)機械連桿帶動(dòng)封刀和切刀上下往復運動(dòng)，切刀每向上運動(dòng)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，脈沖的個(gè)數決定了伺服電機轉動(dòng)的圈數，脈沖的頻率決定了伺服電機的轉速，伺服電機通過(guò)同步帶帶動(dòng)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(gè)數到達預設個(gè)數或按下急停按鈕時(shí)，在生產(chǎn)完當前膠袋后停機，切刀和封刀停在高位停車(chē)處。

　　制袋機一般具有兩種封切方式：空白袋定長(cháng)封切和尋標封切，當選擇空白袋定長(cháng)封切時(shí)色標光電眼不起作用，PLC程序根據切袋長(cháng)度、機械傳動(dòng)比、伺服驅動(dòng)器的電子齒輪比、伺服電機編碼器的線(xiàn)數以及送料輥的周長(cháng)，計算出伺服系統定位所需要的脈沖數，然后由驅動(dòng)器驅動(dòng)伺服電機帶動(dòng)送料輥轉動(dòng)送出一定長(cháng)度的膠袋，從而實(shí)現白袋定長(cháng)封切；當選擇尋標封切時(shí)，其過(guò)程如下，伺服啟動(dòng)信號導通，伺服電機按照PLC程序預先設定的運動(dòng)曲線(xiàn)進(jìn)行加速運動(dòng)、恒速運動(dòng)、減速運動(dòng)、低速追色，如圖3所示，PLC接收到追色信號時(shí)，通過(guò)中斷方式立即停止伺服電機。一般追色長(cháng)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(shí)，在人機界面上設定好伺服電機的恒速速度，先將加速時(shí)間、減速時(shí)間設長(cháng)，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(shí)間、減速時(shí)間，盡可能調短加減速時(shí)間，以膠袋與出料輥不發(fā)生相對滑動(dòng)及追色平穩為準。PLC程序在追色封切時(shí)，對追色信號記數，連續三次檢測不到時(shí)，PLC停止各電機運轉，并驅動(dòng)報警器報警。同時(shí)PLC程序對批量記數，當批量達到預警值時(shí)，PLC驅動(dòng)報警器報警提示。

圖3 尋標速度曲線(xiàn)圖

　　四.伺服系統簡(jiǎn)介

　　本機采用的伺服系統為大連安迪數控技術(shù)有限公司的ADSD-S系列，驅動(dòng)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(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伺服產(chǎn)品要大一個(gè)等級，因而具有過(guò)載能力強、抗負載擾動(dòng)能力強、起動(dòng)力矩大、動(dòng)態(tài)相應速度高等特點(diǎn)；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；驅動(dòng)器將位置控制、速度控制、轉矩控制這三種控制方式合為一體，并且可以進(jìn)行各控制模式的動(dòng)態(tài)切換，使用更加靈活柔性；具備過(guò)速保護、過(guò)流、過(guò)載、過(guò)熱、主電源過(guò)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(guò)程一目了然。電機為三相永磁同步伺服電機，具有三倍過(guò)載能力，3000RPM的額定轉速，2500線(xiàn)的編碼器分辨率。

　　機械參數：

　　機械傳動(dòng)減速比1：3

　　膠輥直徑66mm

　　精度要求：袋長(cháng)精度小于0.5mm，伺服電機編碼器脈沖數為2500P/R，通過(guò)四倍頻轉換后，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(shí)際檢測精度達到：

　　v輥=360°/(10000×3)=0.012°

　　對應的袋子長(cháng)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(chē)時(shí)抖動(dòng)，故要根據伺服電機的起停速度調整合適的速度環(huán)、位置環(huán)增益與加減速時(shí)間，調試過(guò)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(dòng)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(shí)加大位置環(huán)增益。在整個(gè)響應無(wú)超調、無(wú)振動(dòng)的前提下，將位置環(huán)增益設至最大。

　　c）速度環(huán)積分時(shí)間常數取決于定位時(shí)間的長(cháng)短，在機械系統不振動(dòng)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(shí)間常數進(jìn)行微調，找到最佳值。

　　e）適當調整位置指令一次濾波時(shí)間常數。

　　調試參數如下：

　　五. 總結

　　該熱封切制袋機是在傳統老式設備的基礎上運用安迪伺服控制系統改造而成，具有提高效率；降低能耗；提成品率；提高封切精度；調試方便快捷；運行過(guò)程平穩；簡(jiǎn)化機械結構等特點(diǎn)，具有更高的技術(shù)含量和更優(yōu)良的性?xún)r(jià)比，為企業(yè)創(chuàng )造更多的效益。