伺服系统在纸袋生产线上的应用

      一、行业概述及工艺要求:
　　纸质包装袋具有成本低、成型方便、多样、印刷精美、绿色环保等特点，一直在水泥、粮食加工、服装、鞋帽等行业有着广泛的应用，随着国家“限塑令”政策的出台，纸袋在食品包装行业取代塑料袋已成必然，这给纸袋提供了广阔的市场空间，催生了大批的纸袋生产企业。在江浙的纸袋机生产企业也迎来了第二个春天。伺服驱动器得以广泛应用。
　　
　　纸袋的生产工艺决定了机械必须具有连续性、高速性及高精度，在先印刷后裁切等纸袋机上还要求具有自动追色标裁切功能。一般生产要求主送料速度为100米/分钟，裁切误差不超过1毫米。能够自动追随主送料速度按设定的裁切长度计算并精确裁切。这就给电气控制提出了更高的要求。
　　
　　伺服驱动器具有的运动控制器与伺服驱动器结合为一体;可控制无刷伺服或感应伺服;内含32位微处理器及125us动态高速计算回路;可接收400Kpps的高速测长脉冲信号;可追认印刷点自动修正裁切长度等特点完全满足了生产工艺的要求。
　　
　　二、控制理念及系统构成：
　　根据工艺要求我们设计采用了在主送料轮上加装编码器并反馈给伺服驱动器，用以实时监测送料速度并计算;用人机界面和伺服直接通讯来做生产订单的管理及实际工况的监测;在距轮刀位置装光电传感器用以给伺服裁切完成信号;在裁切物料垂直位置装检测装置用以检测色标点并反馈至伺服驱动器。
　　基本系统构架如下图：

　   以上构架图为构架，纸袋机大部采用单刀对胶辊裁切，轮刀多为锯齿刀，特殊要求还有加热刀。
　　
　　三、系统接线及参数设置：

　   1、数字输入端口参数设置：
　　端口名称 参数号 功能号 功能说明
　　DI1 F141 100 矢能并运转
　　DI2 F142 189 色标点输入 只能输入此端口
　　DI3 F143 203 裁切点信号输入 只能输入此端口
　　DI4 F144 154 激活窗口识别功能
　　DI5 F145 155 允许仿真进料

      2、进料、主速度、编码器、轮台等特殊参数设定：
　　参数号 功能号 功能说明
　　F130 0 输入4倍率脉冲
　　F480 1 选择位置控制模式
　　F481 1 选择追踪控制模式
　　F499 9 自动轮切功能
　　F550 120 最高线速度
　　F527/F526 实际计算设定送料轮每转一米对应的脉冲数
　　F533/F532 实际计算设定 轮刀周长
　　F531/F530 实际计算设定切轮每转脉冲数
　　F553/552 实际计算设定印刷点至裁切点距离
　　F535/534 实际设定实际裁切的长度
　　
　　2.2 切轮每转脉冲数计算：
　　切轮电机编码器4倍频后减速比。例如：2500线编码器 1：4减速比则此参数为40000
　　
　　2.3 以上参数设定后需复位有效。
　　2.4关于伺服自学习等基本参数请参照《使用手册》，这里只介绍与轮切相关参数设定。
　　
　　四、精确调试及调试要点：
　　参数设置完毕后应再次确认，当确认输入参数正确无误且无系统安全顾虑后开始调试。
　　
　　在F480、F481=0的情况下以速度模式运行伺服电机，确认电机转向是否与轮刀转向一致，如相反不可改变输入脉冲的方向使之调向，一定要通过改变伺服电机编码器U、V、W方向来实现，否则自动追踪功能不可用。具体方法如下： U+ →U-对调 V+ →W-对调 W+→ V-对调并将伺服驱动器输出主线V、W对调。
　　
　　1、将F039设为1.1，激活伺服系统，手动电机轴确认此时处于定位状态，如有不正常激磁涡流声，应适度调整电流回路的比例增益F470及积分增益F471.如果机械有不正常抖动或异声，调整速度回路的比例增益F476(一般设为200)、速度回路的比例增益F473及积分增益。在此系统中F473的值应在2000左右，以保证速度环的快速响应。
　　2、激活模拟进料功能，将模拟进料电位器接至AI3、5V AGND上，将F040设为25.xx
　　3、慢慢旋转电位器对系统模拟进料速度，此时系统开始与模拟送料速度同步运转直至切下第一刀后，才开始正常运行。将剪切长度设为两倍的轮刀周长，这时切刀一定是在朝上;位置有一个停顿，调整电位器至最高转速，观察轮刀停顿时是否平稳无抖动。
　　
　　4、连续运转系统，观察轮切用电机编码器每转脉冲数F468的值是否有变化，如有说明编码器受到干扰，找出干扰源并解决之。
　　5、上纸实际裁切10次，对比剪切长度是否准确，如果长度一致但长于设定长度，计算后并增减F527/526的值。
　　6、取消模拟送料，实际裁切并观察实测送料编码器F139的值，如有大范围波动说明送料脉冲受到干扰，找出干扰源并解决之。
　　
      7、利用伺服提供的实际裁切监视参数F713/F712观察实际裁切长度;观测F889的值监视实际裁切误差。调试要点：
　　1)确保伺服驱动器和伺服电机的PG相连并可靠、独立接入大地。
　　2)确保裁切点信号传感器、送料速度检测编码器、印刷点检测传感器质量稳定，抗干扰能力好，否则影响裁切精度，甚至系统无法正常工作。
　　3)正确设定印刷点至裁切点距离F553/552、同步区角度F528、主测速编码器脉波取样时间F138的值以利提高精度。
　　4)如高速裁切时出现过压应启动F033=2并加装常州博邦电气Burbund品牌制动电阻或加装能耗回馈装置。

      五、应用结果及客户反馈
      与多家纸袋机生产企业的合作案例分析得出结论，伺服在纸袋机上完全可以成功应用并做到实际裁切速度120m/分钟，裁切精度0.1mm以内。伺服以其特有的经济适用、调试简单方便等特点，满足了客户的工艺要求，在同一系统中同比进口产品为客户节约了30%的成本且剪切速度、裁切精度相同。受到客户的一致好评并建立了长期稳定的合作关系。创造了良好的社会和经济效益。