伺服系統(tǒng)在紙袋生產(chǎn)線上的應(yīng)用

      一、行業(yè)概述及工藝要求:
　　紙質(zhì)包裝袋具有成本低、成型方便、多樣、印刷精美、綠色環(huán)保等特點(diǎn)，一直在水泥、糧食加工、服裝、鞋帽等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，隨著國家“限塑令”政策的出臺，紙袋在食品包裝行業(yè)取代塑料袋已成必然，這給紙袋提供了廣闊的市場空間，催生了大批的紙袋生產(chǎn)企業(yè)。在江浙的紙袋機(jī)生產(chǎn)企業(yè)也迎來了第二個春天。伺服驅(qū)動器得以廣泛應(yīng)用。
　　
　　紙袋的生產(chǎn)工藝決定了機(jī)械必須具有連續(xù)性、高速性及高精度，在先印刷后裁切等紙袋機(jī)上還要求具有自動追色標(biāo)裁切功能。一般生產(chǎn)要求主送料速度為100米/分鐘，裁切誤差不超過1毫米。能夠自動追隨主送料速度按設(shè)定的裁切長度計算并精確裁切。這就給電氣控制提出了更高的要求。
　　
　　伺服驅(qū)動器具有的運(yùn)動控制器與伺服驅(qū)動器結(jié)合為一體;可控制無刷伺服或感應(yīng)伺服;內(nèi)含32位微處理器及125us動態(tài)高速計算回路;可接收400Kpps的高速測長脈沖信號;可追認(rèn)印刷點(diǎn)自動修正裁切長度等特點(diǎn)完全滿足了生產(chǎn)工藝的要求。
　　
　　二、控制理念及系統(tǒng)構(gòu)成：
　　根據(jù)工藝要求我們設(shè)計采用了在主送料輪上加裝編碼器并反饋給伺服驅(qū)動器，用以實(shí)時監(jiān)測送料速度并計算;用人機(jī)界面和伺服直接通訊來做生產(chǎn)訂單的管理及實(shí)際工況的監(jiān)測;在距輪刀位置裝光電傳感器用以給伺服裁切完成信號;在裁切物料垂直位置裝檢測裝置用以檢測色標(biāo)點(diǎn)并反饋至伺服驅(qū)動器。
　　基本系統(tǒng)構(gòu)架如下圖：

　   以上構(gòu)架圖為構(gòu)架，紙袋機(jī)大部采用單刀對膠輥裁切，輪刀多為鋸齒刀，特殊要求還有加熱刀。
　　
　　三、系統(tǒng)接線及參數(shù)設(shè)置：

　   1、數(shù)字輸入端口參數(shù)設(shè)置：
　　端口名稱 參數(shù)號 功能號 功能說明
　　DI1 F141 100 矢能并運(yùn)轉(zhuǎn)
　　DI2 F142 189 色標(biāo)點(diǎn)輸入 只能輸入此端口
　　DI3 F143 203 裁切點(diǎn)信號輸入 只能輸入此端口
　　DI4 F144 154 激活窗口識別功能
　　DI5 F145 155 允許仿真進(jìn)料

      2、進(jìn)料、主速度、編碼器、輪臺等特殊參數(shù)設(shè)定：
　　參數(shù)號 功能號 功能說明
　　F130 0 輸入4倍率脈沖
　　F480 1 選擇位置控制模式
　　F481 1 選擇追蹤控制模式
　　F499 9 自動輪切功能
　　F550 120 最高線速度
　　F527/F526 實(shí)際計算設(shè)定送料輪每轉(zhuǎn)一米對應(yīng)的脈沖數(shù)
　　F533/F532 實(shí)際計算設(shè)定 輪刀周長
　　F531/F530 實(shí)際計算設(shè)定切輪每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)
　　F553/552 實(shí)際計算設(shè)定印刷點(diǎn)至裁切點(diǎn)距離
　　F535/534 實(shí)際設(shè)定實(shí)際裁切的長度
　　
　　2.2 切輪每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)計算：
　　切輪電機(jī)編碼器4倍頻后減速比。例如：2500線編碼器 1：4減速比則此參數(shù)為40000
　　
　　2.3 以上參數(shù)設(shè)定后需復(fù)位有效。
　　2.4關(guān)于伺服自學(xué)習(xí)等基本參數(shù)請參照《使用手冊》，這里只介紹與輪切相關(guān)參數(shù)設(shè)定。
　　
　　四、精確調(diào)試及調(diào)試要點(diǎn)：
　　參數(shù)設(shè)置完畢后應(yīng)再次確認(rèn)，當(dāng)確認(rèn)輸入?yún)��?shù)正確無誤且無系統(tǒng)安全顧慮后開始調(diào)試。
　　
　　在F480、F481=0的情況下以速度模式運(yùn)行伺服電機(jī)，確認(rèn)電機(jī)轉(zhuǎn)向是否與輪刀轉(zhuǎn)向一致，如相反不可改變輸入脈沖的方向使之調(diào)向，一定要通過改變伺服電機(jī)編碼器U、V、W方向來實(shí)現(xiàn)，否則自動追蹤功能不可用。具體方法如下： U+ →U-對調(diào) V+ →W-對調(diào) W+→ V-對調(diào)并將伺服驅(qū)動器輸出主線V、W對調(diào)。
　　
　　1、將F039設(shè)為1.1，激活伺服系統(tǒng)，手動電機(jī)軸確認(rèn)此時處于定位狀態(tài)，如有不正常激磁渦流聲，應(yīng)適度調(diào)整電流回路的比例增益F470及積分增益F471.如果機(jī)械有不正常抖動或異聲，調(diào)整速度回路的比例增益F476(一般設(shè)為200)、速度回路的比例增益F473及積分增益。在此系統(tǒng)中F473的值應(yīng)在2000左右，以保證速度環(huán)的快速響應(yīng)。
　　2、激活模擬進(jìn)料功能，將模擬進(jìn)料電位器接至AI3、5V AGND上，將F040設(shè)為25.xx
　　3、慢慢旋轉(zhuǎn)電位器對系統(tǒng)模擬進(jìn)料速度，此時系統(tǒng)開始與模擬送料速度同步運(yùn)轉(zhuǎn)直至切下第一刀后，才開始正常運(yùn)行。將剪切長度設(shè)為兩倍的輪刀周長，這時切刀一定是在朝上;位置有一個停頓，調(diào)整電位器至最高轉(zhuǎn)速，觀察輪刀停頓時是否平穩(wěn)無抖動。
　　
　　4、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)，觀察輪切用電機(jī)編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)F468的值是否有變化，如有說明編碼器受到干擾，找出干擾源并解決之。
　　5、上紙實(shí)際裁切10次，對比剪切長度是否準(zhǔn)確，如果長度一致但長于設(shè)定長度，計算后并增減F527/526的值。
　　6、取消模擬送料，實(shí)際裁切并觀察實(shí)測送料編碼器F139的值，如有大范圍波動說明送料脈沖受到干擾，找出干擾源并解決之。
　　
      7、利用伺服提供的實(shí)際裁切監(jiān)視參數(shù)F713/F712觀察實(shí)際裁切長度;觀測F889的值監(jiān)視實(shí)際裁切誤差。調(diào)試要點(diǎn)：
　　1)確保伺服驅(qū)動器和伺服電機(jī)的PG相連并可靠、獨(dú)立接入大地。
　　2)確保裁切點(diǎn)信號傳感器、送料速度檢測編碼器、印刷點(diǎn)檢測傳感器質(zhì)量穩(wěn)定，抗干擾能力好，否則影響裁切精度，甚至系統(tǒng)無法正常工作。
　　3)正確設(shè)定印刷點(diǎn)至裁切點(diǎn)距離F553/552、同步區(qū)角度F528、主測速編碼器脈波取樣時間F138的值以利提高精度。
　　4)如高速裁切時出現(xiàn)過壓應(yīng)啟動F033=2并加裝常州博邦電氣Burbund品牌制動電阻或加裝能耗回饋裝置。

      五、應(yīng)用結(jié)果及客戶反饋
      與多家紙袋機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的合作案例分析得出結(jié)論，伺服在紙袋機(jī)上完全可以成功應(yīng)用并做到實(shí)際裁切速度120m/分鐘，裁切精度0.1mm以內(nèi)。伺服以其特有的經(jīng)濟(jì)適用、調(diào)試簡單方便等特點(diǎn)，滿足了客戶的工藝要求，在同一系統(tǒng)中同比進(jìn)口產(chǎn)品為客戶節(jié)約了30%的成本且剪切速度、裁切精度相同。受到客戶的一致好評并建立了長期穩(wěn)定的合作關(guān)系。創(chuàng)造了良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。