匯川IS500系列伺服在制袋機(jī)上的應(yīng)用

　　[ 摘 要 ] 本文介紹匯川伺服、變頻器、PLC在制袋機(jī)上的應(yīng)用。重點(diǎn)介紹匯川IS500系列伺服的中斷定長在尋標(biāo)中的應(yīng)用。

　　在塑料制品行業(yè)，制袋機(jī)是制作各種塑料包裝袋機(jī)器 ，其加工范圍為各種大小厚薄規(guī)格不同的塑料。包裝袋在民用市場是用量巨大的消耗品，所以對于包裝袋的生產(chǎn)廠家來說如何提高生產(chǎn)效率是最關(guān)心的核心問題。然而，目前市場上大多數(shù)的制袋機(jī)由于尋標(biāo)方式采用減速尋標(biāo)，造成生產(chǎn)效率降低。如果采用不減速尋標(biāo)，精度降低，廢品率上升。為解決速度與精度的矛盾，匯川IS500系列伺服的中斷定長功能在制袋機(jī)上的應(yīng)用，能在提高速度的同時(shí)，廢品率不提升。

　　1 系統(tǒng)組成

　　圖1 系統(tǒng)框架

　　2 系統(tǒng)分析

　　系統(tǒng)有三個(gè)部分組成：1、放卷;2、牽引;3、裁切。

　　放卷部分由張力電位器和匯川MD320系列變頻器構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)動(dòng)力放卷。PLC的Y2輸出高速脈沖，Y2的脈沖頻率和Y1脈沖頻率為比例對應(yīng)關(guān)系。放卷變頻接收Y2脈沖頻率作為速度的前饋量頻率源X,張力反饋到AI1作為PID調(diào)節(jié)頻率源Y。放卷變頻運(yùn)行在速度前饋加PID的 X﹢Y調(diào)節(jié)模式下，可以提高放卷的響應(yīng)速度，同時(shí)減小PID的調(diào)節(jié)范圍，加強(qiáng)放卷的穩(wěn)定性。

　　牽引部分采用IS500伺服驅(qū)動(dòng)器。色標(biāo)傳感器直接進(jìn)入伺服的高速響應(yīng)端子DI9，作為中斷定長的信號源。伺服接收PLC的高速輸出Y1發(fā)出的脈沖信號，運(yùn)行方式為位置模式加中斷定長。

　　裁切部分應(yīng)用匯川變頻器加機(jī)械連桿。裁切變頻器的運(yùn)行速度和牽引伺服拉料一次所需的時(shí)間對應(yīng)。通常裁切電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間為伺服料一次所需時(shí)間的1.2倍。裁切電機(jī)旋轉(zhuǎn)過快，有可能造成堵料。裁切電機(jī)旋轉(zhuǎn)過慢，造成裁切等牽引，降低效率。

　　圖 2 制袋機(jī)現(xiàn)場圖

　　圖 3 柜內(nèi)布置

　　3 減速尋標(biāo)分析

　　圖 4 減速尋標(biāo)分析圖

　　如圖4所示，減速尋標(biāo)下，伺服A點(diǎn)和B點(diǎn)之間運(yùn)行于低速狀態(tài)下，這段時(shí)間大概有0.2秒左右，一般制袋機(jī)完成一個(gè)袋子的制作在1秒(注：因長度不同所需時(shí)間不同，本現(xiàn)場袋長800mm)，也就是說低速尋標(biāo)時(shí)間占了一個(gè)制袋周期的五分之一，這段時(shí)間就是造成制袋機(jī)效率低的原因所在。

　　4 伺服中斷定長方式分析

　　如圖5所示，伺服中斷定長方式下，色標(biāo)信號直接進(jìn)入伺服DI9端子，當(dāng)伺服接收到色標(biāo)信號時(shí)屏蔽PLC的脈沖指令，走完伺服內(nèi)部設(shè)定的中斷位置。完成定位后通過DO反饋到PLC，讓PLC停止脈沖指令發(fā)送。整個(gè)過程的完成區(qū)間為C和D之間。從色標(biāo)信號接收到定位完成用時(shí)0.05秒。定標(biāo)完成的時(shí)間占一個(gè)制袋周期的二十分之一。

　　圖 5 中斷定長分析圖

　　以上兩總情況相比較，采用中斷定長的制袋周期相比減速尋標(biāo)的制袋周期縮短10%～15%。

　　5 相關(guān)重要參數(shù)的計(jì)算

　　脈沖當(dāng)量 : 指PLC發(fā)出的一個(gè)脈沖對應(yīng)牽引軸負(fù)載所走的直線長度 ，單位為 mm/plus

　　計(jì)算公式：

　　其中 D為牽引軸的周長(單位mm) 電機(jī)軸轉(zhuǎn)M圈對應(yīng)牽引軸轉(zhuǎn)N圈

　　PLC的編程運(yùn)算袋長時(shí)，脈沖數(shù)乘以脈沖當(dāng)量就是伺服牽引的長度裁切變頻的頻率給定

　　假設(shè)裁切變頻運(yùn)行在閉環(huán)矢量狀態(tài)下，電機(jī)為4級電機(jī)，50HZ對應(yīng)轉(zhuǎn)速為每分鐘1500轉(zhuǎn)。裁切電機(jī)要滿足轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間是制袋周期時(shí)間的1.2倍，這樣能保證機(jī)器運(yùn)行在最佳效率。

　　6 系統(tǒng)主要配置

　　7 結(jié)語

　　匯川伺服中斷定長在制袋機(jī)中的應(yīng)用提升了機(jī)器的生產(chǎn)效率。現(xiàn)場的實(shí)驗(yàn)情況表明，原制袋機(jī)每分鐘制袋60個(gè)(袋長800mm)，使用匯川伺服中斷定長功能的制袋機(jī)每分鐘制袋66個(gè)～68個(gè)，效率提高10%～15%。以一臺(tái)機(jī)器一天運(yùn)行12小時(shí)計(jì)算，每天將多生產(chǎn)4500個(gè)左右的產(chǎn)品，對于最終用戶而言所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。