汇川IS500系列伺服在制袋机上的应用

[ 摘 要 ] 本文介绍汇川伺服、变频器、PLC在制袋机上的应用。重点介绍汇川IS500系列伺服的中断定长在寻标中的应用。

      在塑料制品行业，制袋机是制作各种塑料包装袋机器 ，其加工范围为各种大小厚薄规格不同的塑料。包装袋在民用市场是用量巨大的消耗品，所以对于包装袋的生产厂家来说如何提高生产效率是最关心的核心问题。然而，目前市场上大多数的制袋机由于寻标方式采用减速寻标，造成生产效率降低。如果采用不减速寻标，精度降低，废品率上升。为解决速度与精度的矛盾，汇川 IS500系列伺服的中断定长功能在制袋机上的应用，能在提高速度的同时，废品率不提升。

1  系统组成

图1 系统框架

2  系统分析

      系统有三个部分组成：1、放卷；2、牵引；3、裁切。

      放卷部分由张力电位器和汇川MD320系列变频器构成一个闭环动力放卷。PLC的Y2输出高速脉冲，Y2的脉冲频率和Y1脉冲频率为比例对应关系。放卷变频接收Y2脉冲频率作为速度的前馈量频率源X,张力反馈到AI1作为PID调节频率源Y。放卷变频运行在速度前馈加PID的 X﹢Y调节模式下，可以提高放卷的响应速度，同时减小PID的调节范围，加强放卷的稳定性。

      牵引部分采用IS500伺服驱动器。色标传感器直接进入伺服的高速响应端子DI9，作为中断定长的信号源。伺服接收PLC的高速输出Y1发出的脉冲信号，运行方式为位置模式加中断定长。

      裁切部分应用汇川变频器加机械连杆。裁切变频器的运行速度和牵引伺服拉料一次所需的时间对应。通常裁切电机旋转一周的时间为伺服料一次所需时间的1.2倍。裁切电机旋转过快，有可能造成堵料。裁切电机旋转过慢，造成裁切等牵引，降低效率。

图 2 制袋机现场图

图 3 柜内布置

3  减速寻标分析

图 4 减速寻标分析图

      如图4所示，减速寻标下，伺服A点和B点之间运行于低速状态下，这段时间大概有0.2秒左右，一般制袋机完成一个袋子的制作在1秒（注：因长度不同所需时间不同，本现场袋长800mm），也就是说低速寻标时间占了一个制袋周期的五分之一，这段时间就是造成制袋机效率低的原因所在。

4   伺服中断定长方式分析

      如图5所示，伺服中断定长方式下，色标信号直接进入伺服DI9端子，当伺服接收到色标信号时屏蔽PLC的脉冲指令，走完伺服内部设定的中断位置。完成定位后通过DO反馈到PLC，让PLC停止脉冲指令发送。整个过程的完成区间为C和D之间。从色标信号接收到定位完成用时0.05秒。定标完成的时间占一个制袋周期的二十分之一。

图 5 中断定长分析图

以上两总情况相比较，采用中断定长的制袋周期相比减速寻标的制袋周期缩短10%～15%。

5  相关重要参数的计算

脉冲当量 : 指PLC发出的一个脉冲对应牵引轴负载所走的直线长度 ，单位为  mm/plus

计算公式：

其中 D为牵引轴的周长（单位mm）           电机轴转M圈对应牵引轴转N圈

PLC的编程运算袋长时，脉冲数乘以脉冲当量就是伺服牵引的长度裁切变频的频率给定

假设裁切变频运行在闭环矢量状态下，电机为4级电机，50HZ对应转速为每分钟1500转。裁切电机要满足转一圈的时间是制袋周期时间的1.2倍，这样能保证机器运行在最佳效率。

6  系统主要配置

7  结语

      汇川伺服中断定长在制袋机中的应用提升了机器的生产效率。现场的实验情况表明，原制袋机每分钟制袋60个（袋长800mm），使用汇川伺服中断定长功能的制袋机每分钟制袋66个～68个，效率提高10%～15%。以一台机器一天运行12小时计算，每天将多生产4500个左右的产品，对于最终用户而言所产生的经济效益相当可观。