時光伺服系統在不干膠標簽印刷機改造項目上的應用

圖 1

　　此次項目主要為了實現整體設備流程中上塑、壓切、收廢卷等工序環節的改造。
　　（1）原系統存在的問題
　　原系統采用PLC配合步進電機完成上述相應動作，但是存在如下弊端：
　　a、由于步進電機啟動時要找尋步進角度，對機械沖擊較大；
　　b、整個設備所有動力均來自電氣系統，因此需要電機輸出轉矩較大，而原有步進電機輸出轉矩不夠，當負載較大時不能實現基本動作；
　　c、由于設備開始工作時要求轉速較高，步進電機在工作時由于丟步原因造
　　成同步效果不好等等。
　　由以上原因造成設備集成商希望對本套設備進行相關改造。
　　（2）項目改造的要求
　　此次項目改造要求實現：在上塑輥正常運行時，保證收廢卷輥一側的塑料薄膜運行線速度與上塑輥一側的線速度完全一致，以保證塑料薄膜與銅版紙在壓切過程中的縝密結合；當上塑輥停止運行后，驅動收廢卷輥按照參數設定的某一固定速度繼續旋轉一段時間以保證將剩余廢料完全回收。
　　2、改造
方案
　　針對客戶及項目改造的要求，我公司提出如下解決方案：基于選用IMS系列400V級1.5KW伺服控制器為驅動，采用2碼盤同步的工作方式來實現受控電機與目標轉輥的電子齒輪比運行功能；同時使用控制器內集成的PLC功能完成部分繼電控制柜內相關電氣信號的輸出，即將時光IMS伺服控制器作為單軸數控系統來進行使用。
　　（1）系統構成方案
　　具體系統構成方案如圖2所示。

圖 2

　　（2）伺服系統硬件配置

　　（3）IMS伺服系統性能指標
　　a、受控電機實現0～1800RPM連續可調。
　　b、1:1同步運行時，穩態同步角小于±0.15°。
　　c、控制器具有電子齒輪功能，在1：1至1：10范圍內可任意設定，增速比系數有效位越高越好。
　　d、具有良好的過載能力，低于基頻工作時能實現3倍過載轉矩輸出。
　　e、為保護機械設備，電機加速度曲線與S曲線可調。
　　f、系統能夠自動識別同步運行條件與單獨運行條件。
　　g、內部集成的PLC功能強大，不僅具有數字I/O接口，A/D、D/A接口、還具有標準RS-232、工業422/485通訊接口。
　　h、軟件上獨有的QMCL語言可實現對電機的靈活控制。
　　3、改造設備的優化
　　（1）由于實際使用中速度輥半徑小于測速輥半徑，速度輥側又安裝有減速器，為了保持速度同步，通過 IMS控制器電子齒輪比完成比例增速功能。設備實際使用時電子齒輪比設為29：180（即增速比為6.2）。
　　（2）由于現場環境無法測量電子齒輪比為1：1時電機穩定運行時的同步角度，通過IMS伺服控制器相關參數監控的方式觀察其同步角度差值。設備經過調試后其同步角度顯示為±0.1°，滿足了實際要求。
　　（3）隨著收卷輥不斷收卷，輥徑不斷變大，電機負載逐漸由小負載運行變為大負載運行（電機負載由開始的10％升至最后的120％），由于IMS伺服系統具有轉矩與轉速獨立控制的功能，在整個工作過程中電機均能實現轉速的穩定輸出，沒有出現任何由于負載增加而造成轉速下降的情況。
　　（4）為了避免機械裝置受到重大沖擊，IMS伺服控制器提供了加速度參數與S曲線參數。根據實際使用情況編制QMCL程序軟件，實現了對電機運行的合理化設置，減小了對機械結構的沖擊。
　　（5）實際運轉過程中，送塑輥由于機械震動造成其在沒有運轉的時候2PG依然能夠檢測到有脈沖信號輸入，由此驅動電機在送塑輥沒有運轉時出現“抖動”情況。為了避免此情況的發生，使用QMCL語言對收到的2PG脈沖信號進行判斷：當送塑輥正常運行時才將2PG脈沖做為有效輸入對驅動電機進行同步運轉控制；當送塑輥沒有進入有效工作范圍時，控制器不對其機械震動造成的2PG脈沖信號做出任何響應。
　　（6）實際運轉過程中，IMS伺服系統可平穩的運行于0～1800RPM工作范圍內，而且可避免電網電壓發生變化導致轉速發生波動的情況。
　　（7）IMS伺服系統獨有的QMCL語言可通過軟件實現所有的系統檢測、I/O控制、狀態轉換等功能，設計出一套自適應系統，充分體現了設備的智能化與自動化。

　　4、結論
　　采用IMS伺服系統進行改造之后，不僅實現了上塑輥與收廢卷輥線速度的一致、收廢卷輥在上塑輥停止運行后將剩余廢料完全回收，而且降低了設備所受沖擊力，延長了設備的使用壽命。