伺服系統在紙袋生產線上的應用

      一、行業概述及工藝要求:
　　紙質包裝袋具有成本低、成型方便、多樣、印刷精美、綠色環保等特點，一直在水泥、糧食加工、服裝、鞋帽等行業有著廣泛的應用，隨著國家“限塑令”政策的出臺，紙袋在食品包裝行業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企業。在江浙的紙袋機生產企業也迎來了第二個春天。伺服驅動器得以廣泛應用。
　　
　　紙袋的生產工藝決定了機械必須具有連續性、高速性及高精度，在先印刷后裁切等紙袋機上還要求具有自動追色標裁切功能。一般生產要求主送料速度為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。
　　
　　伺服驅動器具有的運動控制器與伺服驅動器結合為一體;可控制無刷伺服或感應伺服;內含32位微處理器及125us動態高速計算回路;可接收400Kpps的高速測長脈沖信號;可追認印刷點自動修正裁切長度等特點完全滿足了生產工藝的要求。
　　
　　二、控制理念及系統構成：
　　根據工藝要求我們設計采用了在主送料輪上加裝編碼器并反饋給伺服驅動器，用以實時監測送料速度并計算;用人機界面和伺服直接通訊來做生產訂單的管理及實際工況的監測;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點并反饋至伺服驅動器。
　　基本系統構架如下圖：

　   以上構架圖為構架，紙袋機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、系統接線及參數設置：

　   1、數字輸入端口參數設置：
　　端口名稱 參數號 功能號 功能說明
　　DI1 F141 100 矢能并運轉
　　DI2 F142 189 色標點輸入 只能輸入此端口
　　DI3 F143 203 裁切點信號輸入 只能輸入此端口
　　DI4 F144 154 激活窗口識別功能
　　DI5 F145 155 允許仿真進料

      2、進料、主速度、編碼器、輪臺等特殊參數設定：
　　參數號 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 實際計算設定送料輪每轉一米對應的脈沖數
　　F533/F532 實際計算設定 輪刀周長
　　F531/F530 實際計算設定切輪每轉脈沖數
　　F553/552 實際計算設定印刷點至裁切點距離
　　F535/534 實際設定實際裁切的長度
　　
　　2.2 切輪每轉脈沖數計算：
　　切輪電機編碼器4倍頻后減速比。例如：2500線編碼器 1：4減速比則此參數為40000
　　
　　2.3 以上參數設定后需復位有效。
　　2.4關于伺服自學習等基本參數請參照《使用手冊》，這里只介紹與輪切相關參數設定。
　　
　　四、精確調試及調試要點：
　　參數設置完畢后應再次確認，當確認輸入參數正確無誤且無系統安全顧慮后開始調試。
　　
　　在F480、F481=0的情況下以速度模式運行伺服電機，確認電機轉向是否與輪刀轉向一致，如相反不可改變輸入脈沖的方向使之調向，一定要通過改變伺服電機編碼器U、V、W方向來實現，否則自動追蹤功能不可用。具體方法如下： U+ →U-對調 V+ →W-對調 W+→ V-對調并將伺服驅動器輸出主線V、W對調。
　　
　　1、將F039設為1.1，激活伺服系統，手動電機軸確認此時處于定位狀態，如有不正常激磁渦流聲，應適度調整電流回路的比例增益F470及積分增益F471.如果機械有不正常抖動或異聲，調整速度回路的比例增益F476(一般設為200)、速度回路的比例增益F473及積分增益。在此系統中F473的值應在2000左右，以保證速度環的快速響應。
　　2、激活模擬進料功能，將模擬進料電位器接至AI3、5V AGND上，將F040設為25.xx
　　3、慢慢旋轉電位器對系統模擬進料速度，此時系統開始與模擬送料速度同步運轉直至切下第一刀后，才開始正常運行。將剪切長度設為兩倍的輪刀周長，這時切刀一定是在朝上;位置有一個停頓，調整電位器至最高轉速，觀察輪刀停頓時是否平穩無抖動。
　　
　　4、連續運轉系統，觀察輪切用電機編碼器每轉脈沖數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、上紙實際裁切10次，對比剪切長度是否準確，如果長度一致但長于設定長度，計算后并增減F527/526的值。
　　6、取消模擬送料，實際裁切并觀察實測送料編碼器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、利用伺服提供的實際裁切監視參數F713/F712觀察實際裁切長度;觀測F889的值監視實際裁切誤差。調試要點：
　　1)確保伺服驅動器和伺服電機的PG相連并可靠、獨立接入大地。
　　2)確保裁切點信號傳感器、送料速度檢測編碼器、印刷點檢測傳感器質量穩定，抗干擾能力好，否則影響裁切精度，甚至系統無法正常工作。
　　3)正確設定印刷點至裁切點距離F553/552、同步區角度F528、主測速編碼器脈波取樣時間F138的值以利提高精度。
　　4)如高速裁切時出現過壓應啟動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、應用結果及客戶反饋
      與多家紙袋機生產企業的合作案例分析得出結論，伺服在紙袋機上完全可以成功應用并做到實際裁切速度120m/分鐘，裁切精度0.1mm以內。伺服以其特有的經濟適用、調試簡單方便等特點，滿足了客戶的工藝要求，在同一系統中同比進口產品為客戶節約了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定的合作關系。創造了良好的社會和經濟效益。