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艾威图伺 服在切袋机上的应用


摘要:本文基于 对切袋机工作原理的分析,介绍了艾威图F系列伺服 系统在热封切机中的应用,给出了伺 服驱动器关键参数的设置。
引言: 切袋机广 泛应用于手袋业、箱包业、鞋帽业、塑胶业以及各种绳类、带类、卷料等的加工。适用于皮革、纸类、导电布、泡棉、醋酸布、PET、绝缘纸、橡胶垫、织带、粘扣带、安全带、彩色带、塑胶皮海绵、铜铝箔、软性线路 板等之定长裁切使用。
切袋机外形图如图1示:

一、 控制原理
整个设备 生产工艺过程主要分为抬刀、定位、封切三个部分。热封刀与 切刀的上下往复运动由变频器驱动变频电机控制,袋长定位 由伺服驱动器控制伺服电机带动送料辊控制,另外光电传感器(又称光电眼)、温控器、接近开关,做为测控元器件,负责时间 的判断与控制信号的发出,使执行器 件之间确立时序关系。单片机做 为核心程序的载体,负责脉冲 信号的发送及各种控制信号的转化与传递,最终控制 各执行机构的运转与协调。触摸屏作为人机界面,用于参数 设置及整台机器运行状况监控,通过触摸 屏可以调整袋长、清零、复位、点动等操作;还可以显 示袋长数值和被加工袋的累计数量等。
图2为热封切 机的控制原理框图:

二、制袋工艺简介
点击触摸 屏自动运行按钮,主变频电机(1.5KW)工作,通过机械 连杆带动封刀和切刀上下往复运动,切刀每向上运动一次,伺服信号就导通一次,由单片机 发送脉冲控制伺服电机(1kw)运转,脉冲的个 数决定了伺服电机转动的圈数,脉冲的频 率决定了伺服电机的转速,伺服电机 通过同步带带动送料辊送料,伺服电机 必须在切刀下降到承切皮辊之前完成定位,当切刀和封刀下切后,胶袋形成,当切袋个 数到达预设个数或按下急停按钮时,在生产完 当前胶袋后停机,切刀和封 刀停在高位停车处。
制袋机一 般具有两种封切方式:空白袋定 长封切和寻标封切,当选择空 白袋定长封切时色标光电眼不起作用,单片机程 序根据切袋长度、机械传动比、伺服驱动 器的电子齿轮比、伺服电机 编码器的线数以及送料辊的周长,计算出伺 服系统定位所需要的脉冲数,然后由驱 动器驱动伺服电机带动送料辊转动送出一定长度的胶袋,从而实现 白袋定长封切;当选择寻标封切时,其过程如下,伺服启动信号导通,伺服电机 按照单片机程序预先设定的运动曲线进行加速运动、恒速运动、减速运动、低速追色,如图3所示,单片机接 收到追色信号时,通过中断 方式立即停止伺服电机。一般追色长度为10mm,并且要求 追色信号只能在追色范围内起作用,其它范围 内需屏蔽掉其干扰信号。追色封切调试时,在人机界 面上设定好伺服电机的恒速速度,先将加速时间、减速时间设长,再调低速追色速度,尽可能提 高低速追色速度,以追色平稳、准确为准。调整好追色速度后,再调加速时间、减速时间,尽可能缩 短加减速时间,以胶袋与 出料辊不发生相对滑动及追色平稳为准。单片机程 序在追色封切时,对追色信号记数,连续三次检测不到时,单片机停 止各电机运转,并驱动报警器报警。同时单片 机程序对批量记数,当批量达到预警值时,单片机驱 动报警器报警提示。

三、伺服系统简介
本机采用 的伺服系统为艾威图的F系列,驱动单元采用美国TI公司新版 数字信号处理器DSP为核心,选用三菱 公司工业级智能功率模块(IPM),支持标准RS485通讯模块;驱动器将位置控制、速度控制 这两种控制方式合为一体,并且可以 进行各控制模式的动态切换,使用更加灵活柔性;具备过速保护、过流、过载、过热、主电源过压欠压、编码器异常、通讯错误 等保护及异常显示,使控制过程一目了然。电机为三 相永磁同步伺服电机,具有三倍过载能力,3000RPM的额定转速,2500线的编码器分辨率。
四、系统接线
在主电路输入选择时,驱动器可 直接并入电网,单片机控 制器与伺服驱动器硬件接线如图4示:

五、艾威图伺服参数设置
调式期间,遇到的主 要问题是高频定长封切时,伺服电机停车不稳,高速时尤其明显。分析及措施:伺服位置 控制为脉冲滞后调节控制,滞后脉冲 数通过伺服监视dp-EPO即可看出,如果参数调整不合适,速度越快,则偏差越大,切袋长度误差越大。在系统不 震荡的前提下,增加位置环比例增益,提高伺服响应速度,减少滞后脉冲数,使得定位越快,以便机器快速停止。
以下是艾 威图伺服系统的参数设置说明
PA-1=44(电机代码);
PA-5=80(速度环比例增益);
PA-9=60(位置环比例增益);
PA-12=30(电子齿轮比分子);
PA-13=4(电子齿轮比分母);
PA-15=1(电机方向选择);
PA-32=1(速度估算模式)速度响应可提高30%以上,应用此参 数前提是负载惯量准确设置;
PA-33=215(负载惯量设置)
六、结论
该热封切 制袋机是在传统老式设备的基础上运用艾威图伺服控制系统改造而成,在频繁启 停负载下达到自身的平稳及快速响应性,具有提升效能;降低能耗;提升成品率;提高封切精度;调试方便快捷;运行过程平稳;简化机械结构等特点,具有更高 的技术含量和更优良的性价比,此设备向 客户充分展示了艾威图伺服的优势,同时也提 高了切袋机设备在市场中的竞争力。
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