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盟立伺服产品在制袋机上的应用———盟立伺服产品在制袋机上的应用

2012-04-15Mirle-盟立自动化科技(上海)有限公司

1、 概述
     制袋机是用于制作包装袋的机械设备,其定位精度和稳定性直接影响到所致胶袋的质量和生产效率,用PLC及伺服电机取代步进等控制机构,提高了生产效率,减少废料产生,大大提高了机器性能。

2、 应用举例
      用户A原生产小型制袋机,制袋宽度600-1000mm。该机型送料胶辊惯量较小,送料电机采用130步进电机经过减速可实现传动,使用单片机进行位置控制。此次开发出口型新机,制袋宽度达1500mm,送料胶辊惯量大幅增加,考虑到既能满足精度和速度的要求又有较大的瞬间转矩,送料系统采用伺服电机。
基本结构:
包括机身、上下切刀、变频传动机构、上下送料胶辊、伺服传动机构、放料架、放料直流电机、可调色标检测架、可移动操作箱、电控箱等
工作流程
• 空白方式:
         忽略色标信号,送料长度为设置袋长,送料完成后剪切并计袋数,循环动作直至袋数达到设定值,停机并延时至设置时间,以等待收料设备或操作人员收集袋料后,再次启动并循环工作。

• 色标方式:
        送料长度为设置袋长,在此期间的色标信号忽略,继续送出偏差长度的袋料,检测色标信号,定位于色标信号,定位完成后剪切并计袋数,循环动作直至袋数达到设定值,停机并延时至设置时间,等待收料设备或操作人员收集袋料后,再次启动并循环工作。若误检次数达到默认值,则停机并报警。
控制流程简图
 


• 切刀传动系统
    交流变频器拖动三相异步电机,由面板电位器调速,PLC控制切刀启动与停止。传动轴上安装2只霍尔开关,分别检测切刀低位和送料/切刀高位(图4)。
    开关1:切刀低位信号,该信号为送料停止信号。若送料时检测到切刀低位信号则表示系统超速,需报警并停机。
    开关2:收到切刀低位信号后的首次ON信号为送料信号,是送料电机的启动信号;第二次ON信号为切刀高位信号,是高位停机时的停机信号。用户自选国产品牌2.2KW变频器(图5)。
送料传动系统
送料传动部分为交流伺服系统,采用同步带1:2减速传动(图6、图7)。由用户指定使用MIRLE中惯量2KW伺服电机。具体型号:驱动器SDP40,电机由盟立配套提供
控制精度计算:
      通过以下计算得出单个脉冲对应的送料长度,即为控制精度。系统要求0.2mm定位精度,现计算得出控制精度为0.0314mm,因机械定位误差不大于0.1mm,所以:定位精度+机械误差=0.1314mm<0.2mm,定位精度满足制袋机系统要求。
 

系统原来图
 
 


PLC程序

       主体程序使用逻辑顺序控制,除此之外的编程重点如下:
1.使用浮点运算
         为减小计算误差,如袋长脉冲数、偏差脉冲数等重要数据的计算,均使用浮点运算。经过验证,计算误差小于0.001mm
2. 袋长脉冲送料使用DPLSR可调加减速脉冲输出指令,反复修改并验证启动频率与加减速时间设置的合理性。完成袋长脉冲之后,使能色标检测,以忽略袋料中间部分的色标误检。检测到色标时,响应外部中断,执行中断程序置位M1334以停止CH0脉冲输出。可设置亮通(Light On)中断或是暗通(Dark On)中断。精简中断程序的内容,尽量减少中断对扫描周期的影响。


结束语
      该型机的性能虽已达到最初的设计目标(在袋长为1000mm时,制袋速度:60个/分),但PLC脉冲输出频率尚有较大余量可用。使用标准100mm直径胶辊时,可改变伺服电机电子齿轮比,在保证控制精度的前提下,更进一步加大PLC脉冲输出频率的余量。以上有利因素均为后续制袋机提高加工速度奠定了良好的基础。
       二次开发时,可以通过加大减速比至1:3,将突破伺服负载/电机转子惯量比过大这一限速瓶颈,最终提高生产效率。

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