制袋机系统的伺服控制
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子， 然后重新 开始新 的循环 。在一个循环 当 中热切 刀上
图 ２中 Ｓ Ｍ０ 、 Ｓ Ｍ ， Ｓ Ｍ， 及Ｓ Ｍ３ 均为永磁 同步
交流 伺服 电机 ；ＰＧ０、 ＰＧ１、 Ｐ Ｇ２ 及 ＰＧ 为光 码 器 ；
Ｓ Ａ 、 １ 、 ２ 、 Ｓ Ａ 为伺服控制器 ； 、 为 张力传 感
入 信号 的响应快 、跟踪误差小 、过渡 时间短 ， 且无超调 或超调小 、振荡次数少 ； 另一方面 ， 要 求稳态精度高 ， 即
系统稳态误差小 、定位精度高 ［ ２ ］ 。本文介 绍了伺服控制
系统应用于 制袋机 的方 案 ， 制袋机 的热封与定 长定位牵 引是分 时间歇 进性运行 ， 表 现制袋机 的性能 的技术指标 制袋速 度 。
自 动 化 技 术 与 应用 ２ ０ １ ３ 年 第３ ２ 卷 第１ 期
亍业 应 用 与 交 流
服控制 系统是近年来 发展 的新 技术 ， 正在 发展 成伺服 系 统 的主流 。伺 服系 统 的性 能是决 定着 整个 制袋 机 的加 工精 度 和生 产率 的主 要 因素 ， 对 于 交 流伺 服 系统 的性 能， 一方 面要求快 速 跟踪性 能好 ， 即要求伺 服系 统对 输
器， Ｇ 为反射式光 电标志传感器 ； 为 热封机架 高 、
低位传感器 。其 中的 Ｆ 为位移 式张力 传感器 ， 用于 协调
、 ，
的速 度 同步与前 、后 牵引辊 问薄膜 张力 的
下的时 间是一 样 的都是 转轮 转动半 周所 用 的时 间。
恒定控制 。 Ｍ 为 鼠笼式异步 电动机 ， 用于传输带控制＿ ５ 】 。
图２
高速 制袋机 定长 定位伺 服 系统 图
亍业 应 用 与 交 流
自 动 化 技术 与 应 用 》 ２ ０ １ ３ 年 第３ ２ 卷 第１ 期
主电机
连续运转 ， 热封切刀抬起时 ， Ｓ Ｋ一 ０ ， 在
综 上 司得 ，
一
此期间 Ｓ Ｍ 、 Ｓ Ｍ ２ 根 据系统设 定的袋长锁对 应的脉冲数 等进行定长牵引控制 ， 并控制使得每次牵引结束后 ， Ｇ
＝
（ ２ ｋ ， 一１ ） １ ０ ０％ （ ９
、 ／
： ４１ ×１ ０ ０％ ０ ＋ １
１ ）ｍ 。 ＝
１ ＂ ） ｍＯ
／ １ ５
＝ １ ／
（ １ ０ ）
２ ． ２ 定长定 位伺服 系统 与主机协调控 制
由于一 般标 志条边 缘距两 侧 图案边缘 约有 △ ＝５～
温 度得 以优 化控 制 ； ② 牵 引运 动 曲线 的分 布与 主机 制 袋 速度 的协调 以实 现平 稳制袋 的要 求 ； ③ 前 、后牵 引 伺 服系统 的恒 张力协调 控制 ， 这 是保证 制袋质量 的前提 条件， ④ 袋长 、制袋速度 与送料速 度的协调 【 ６ １ 。
Leabharlann Baidu
Ａ ｖ ＝ － Ｖ ｏ ）ｖ ｘ １ ０ ０ ％
１ Ｏ ｍｍ 的 空 白区 ， 正 常情况 下 ， 当牵 引的脉冲数 发 送至
ｖ ＝ ｖ ｍ ｆ 、 ５ ６ ｏ 【 ‰
：
／ ＝ 【 １ ＋ ）
（ １ １ ）
（ １ ２ ）
（ Ｎ 一△ ） 后 即认 为 Ｇ Ｋ 传感器 的检 测光点 已落人 空 白 区， 此 时 即可 开始搜索 光点 的信号跳 变 时刻 以判 断偏差 的大小 与方 向 ， 进 而进 行定位修 正［ ５ ｛ 。设 制袋机 两大 动
根 据袋 长 参数 自动 灵活 控制 控 制热封 和 牵 引的 时 间 比 值， 既无需 重新设 定温度又保 证 了生产 的高速性 ．从而 实现制袋制生 产过程 的优化控制［ 。 图 １ 为 主机工作速
度 曲线 。
２ ． １ 主 电机 控 制 的 改 进
原有 的 制袋 机控 制系 统 多采 用数 字 凸轮定 位器 配 套编 码器 来 实现 制袋 机 的动作 定位 。变频 器控 制 主 电 机是 ＰＬ ｃ根据制袋 机速度设 定输 出模拟量 到变频器 再 使主 电机运转 ， 当 热切 刀抬起 时伺 服 电机进 行拉料 到设 定袋 长后 停止 ， 热切 刀 下降到 指定位 置牵 引动作 完成 ， 此 时进 行冲 孔压 边等 ， 热切 刀上 下一次薄 膜切成一 个袋
图１ 主机 工作速 度 曲线
改用伺 服系统 后 ， 经减速器 与连杆 机构将 主 电机 的 旋 转运动 转换成 热封机 架 的上 、下往 复直 线运动 （ 即抬 起 或压 下） ， 当处于抬 起时允许伺服 电机进 行定长牵 引动 作， 当处于 压下 时 ， 进行 热封 。这样 伺服 控制 主 电机 的
其平均成袋速度 Ｖ 加 （ １ Ｔ Ｉ ／ ｍｉ ｎ ） － ￣袋长 的极 限关
１ ， 加＝Ｌ ｖ ｏ ＝１ ５ ４ ８ ａ Ｌ
同袋长 Ｌ 下的制袋速 度增值 为 △ Ｖ ０ ％为 ：
改 进后 的伺 服 高速 制 袋机 与 一般 制袋 机相 比在相
制袋 机高 效平 稳的运 行 ， 要处理 好如 下几个 协调 关 系： ① 热封 时间与牵 引运动 时间的协凋 ， 使 制袋速 度与
２ 制袋 机伺 服 系统 的研 究
制袋机 主 电机控 制系统 主要 由主 电机 及其控 制器 、
切刀 、烫封刀和 凸轮构成。主 电机根据系统设 定的袋长
进行定 长牵 引 ， 同 时控 制切刀 、烫封刀 的动作ｌ ３ Ｊ 。
平 均速度 决定 了制袋速度 。在速 度指令 不变 的前提 下 ，
般 制袋机 Ｖ与 Ｌ 的极 限协调 关系为 ：
Ｖ ０ ＝ １ ５ ４ ８ ａ ／ Ｌ
系为 ：
（ ７ ）
（ ８ ）
的光点 正号 落在标 志条 的中间位置 。 当切刀 落下时 ， 对 由跗 恒 张力进给 刚送进 来的薄膜进行热封 ， 同时切刀
将 已 由 牵 引 辊 送 出 的 一 个 制 袋 进 行 裁 切 成 品 ，此 时 Ｓ Ｋ ＝１ ， Ｓ Ｍ１ 、 Ｓ Ｍ， 停止运转。当裁切 的袋子个数达到 系统设 定的数量 时 ， 由异 步 电机 启动 传输将其送 出。
图 ２中 Ｓ Ｍ０ 、 Ｓ Ｍ ， Ｓ Ｍ， 及Ｓ Ｍ３ 均为永磁 同步
交流 伺服 电机 ；ＰＧ０、 ＰＧ１、 Ｐ Ｇ２ 及 ＰＧ 为光 码 器 ；
Ｓ Ａ 、 １ 、 ２ 、 Ｓ Ａ 为伺服控制器 ； 、 为 张力传 感
入 信号 的响应快 、跟踪误差小 、过渡 时间短 ， 且无超调 或超调小 、振荡次数少 ； 另一方面 ， 要 求稳态精度高 ， 即
系统稳态误差小 、定位精度高 ［ ２ ］ 。本文介 绍了伺服控制
系统应用于 制袋机 的方 案 ， 制袋机 的热封与定 长定位牵 引是分 时间歇 进性运行 ， 表 现制袋机 的性能 的技术指标 制袋速 度 。
自 动 化 技 术 与 应用 ２ ０ １ ３ 年 第３ ２ 卷 第１ 期
亍业 应 用 与 交 流
服控制 系统是近年来 发展 的新 技术 ， 正在 发展 成伺服 系 统 的主流 。伺 服系 统 的性 能是决 定着 整个 制袋 机 的加 工精 度 和生 产率 的主 要 因素 ， 对 于 交 流伺 服 系统 的性 能， 一方 面要求快 速 跟踪性 能好 ， 即要求伺 服系 统对 输
器， Ｇ 为反射式光 电标志传感器 ； 为 热封机架 高 、
低位传感器 。其 中的 Ｆ 为位移 式张力 传感器 ， 用于 协调
、 ，
的速 度 同步与前 、后 牵引辊 问薄膜 张力 的
下的时 间是一 样 的都是 转轮 转动半 周所 用 的时 间。
恒定控制 。 Ｍ 为 鼠笼式异步 电动机 ， 用于传输带控制＿ ５ 】 。
图２
高速 制袋机 定长 定位伺 服 系统 图
亍业 应 用 与 交 流
自 动 化 技术 与 应 用 》 ２ ０ １ ３ 年 第３ ２ 卷 第１ 期
主电机
连续运转 ， 热封切刀抬起时 ， Ｓ Ｋ一 ０ ， 在
综 上 司得 ，
一
此期间 Ｓ Ｍ 、 Ｓ Ｍ ２ 根 据系统设 定的袋长锁对 应的脉冲数 等进行定长牵引控制 ， 并控制使得每次牵引结束后 ， Ｇ
＝
（ ２ ｋ ， 一１ ） １ ０ ０％ （ ９
、 ／
： ４１ ×１ ０ ０％ ０ ＋ １
１ ）ｍ 。 ＝
１ ＂ ） ｍＯ
／ １ ５
＝ １ ／
（ １ ０ ）
２ ． ２ 定长定 位伺服 系统 与主机协调控 制
由于一 般标 志条边 缘距两 侧 图案边缘 约有 △ ＝５～
温 度得 以优 化控 制 ； ② 牵 引运 动 曲线 的分 布与 主机 制 袋 速度 的协调 以实 现平 稳制袋 的要 求 ； ③ 前 、后牵 引 伺 服系统 的恒 张力协调 控制 ， 这 是保证 制袋质量 的前提 条件， ④ 袋长 、制袋速度 与送料速 度的协调 【 ６ １ 。
Leabharlann Baidu
Ａ ｖ ＝ － Ｖ ｏ ）ｖ ｘ １ ０ ０ ％
１ Ｏ ｍｍ 的 空 白区 ， 正 常情况 下 ， 当牵 引的脉冲数 发 送至
ｖ ＝ ｖ ｍ ｆ 、 ５ ６ ｏ 【 ‰
：
／ ＝ 【 １ ＋ ）
（ １ １ ）
（ １ ２ ）
（ Ｎ 一△ ） 后 即认 为 Ｇ Ｋ 传感器 的检 测光点 已落人 空 白 区， 此 时 即可 开始搜索 光点 的信号跳 变 时刻 以判 断偏差 的大小 与方 向 ， 进 而进 行定位修 正［ ５ ｛ 。设 制袋机 两大 动
根 据袋 长 参数 自动 灵活 控制 控 制热封 和 牵 引的 时 间 比 值， 既无需 重新设 定温度又保 证 了生产 的高速性 ．从而 实现制袋制生 产过程 的优化控制［ 。 图 １ 为 主机工作速
度 曲线 。
２ ． １ 主 电机 控 制 的 改 进
原有 的 制袋 机控 制系 统 多采 用数 字 凸轮定 位器 配 套编 码器 来 实现 制袋 机 的动作 定位 。变频 器控 制 主 电 机是 ＰＬ ｃ根据制袋 机速度设 定输 出模拟量 到变频器 再 使主 电机运转 ， 当 热切 刀抬起 时伺 服 电机进 行拉料 到设 定袋 长后 停止 ， 热切 刀 下降到 指定位 置牵 引动作 完成 ， 此 时进 行冲 孔压 边等 ， 热切 刀上 下一次薄 膜切成一 个袋
图１ 主机 工作速 度 曲线
改用伺 服系统 后 ， 经减速器 与连杆 机构将 主 电机 的 旋 转运动 转换成 热封机 架 的上 、下往 复直 线运动 （ 即抬 起 或压 下） ， 当处于抬 起时允许伺服 电机进 行定长牵 引动 作， 当处于 压下 时 ， 进行 热封 。这样 伺服 控制 主 电机 的
其平均成袋速度 Ｖ 加 （ １ Ｔ Ｉ ／ ｍｉ ｎ ） － ￣袋长 的极 限关
１ ， 加＝Ｌ ｖ ｏ ＝１ ５ ４ ８ ａ Ｌ
同袋长 Ｌ 下的制袋速 度增值 为 △ Ｖ ０ ％为 ：
改 进后 的伺 服 高速 制 袋机 与 一般 制袋 机相 比在相
制袋 机高 效平 稳的运 行 ， 要处理 好如 下几个 协调 关 系： ① 热封 时间与牵 引运动 时间的协凋 ， 使 制袋速 度与
２ 制袋 机伺 服 系统 的研 究
制袋机 主 电机控 制系统 主要 由主 电机 及其控 制器 、
切刀 、烫封刀和 凸轮构成。主 电机根据系统设 定的袋长
进行定 长牵 引 ， 同 时控 制切刀 、烫封刀 的动作ｌ ３ Ｊ 。
平 均速度 决定 了制袋速度 。在速 度指令 不变 的前提 下 ，
般 制袋机 Ｖ与 Ｌ 的极 限协调 关系为 ：
Ｖ ０ ＝ １ ５ ４ ８ ａ ／ Ｌ
系为 ：
（ ７ ）
（ ８ ）
的光点 正号 落在标 志条 的中间位置 。 当切刀 落下时 ， 对 由跗 恒 张力进给 刚送进 来的薄膜进行热封 ， 同时切刀
将 已 由 牵 引 辊 送 出 的 一 个 制 袋 进 行 裁 切 成 品 ，此 时 Ｓ Ｋ ＝１ ， Ｓ Ｍ１ 、 Ｓ Ｍ， 停止运转。当裁切 的袋子个数达到 系统设 定的数量 时 ， 由异 步 电机 启动 传输将其送 出。