三边封制袋机系统

无锡信捷电气科技有限公司数控机床网络化
三边封制袋机整体解决方案
一、项目介绍
1、项目工艺介绍
三边封制袋机用于加工各种塑-塑，纸-塑等复合材料，是各种中封袋，三边封的理想制袋设备。

随着世界各个行业的高速发展，越来越多的世界知名生产商希望通过提高整线制袋生产速度来获得更大的利润。

多品种、高品质包装袋需求的日益增强，客户对制袋机控制系统有了更高的要求，针对制袋机原有的控制系统无法达到恒张力且速度慢，工控机系统不便于维护和完成特殊工艺的制袋，信捷公司推出三边封制袋机控制系统，该控制系统采用底层集成速度控制、电子齿轮控制方式。

使制袋机机真正达到高速恒张力，很好的满足了各种不同材料的制袋机要求。

该系统结合行业特征在高温、高湿、高腐、强电磁干扰的环境中通过了可靠性验证。

2、项目应用的产品
产品名称型号数量
PLC XC3-32T-E 1
PLC XCC-32T-E 1
模块XC-6TCA-P 3
模块XC-16X16YT 2
模块XC-4DA 1
伺服DS2-42P6/ DS2-41P5 1/4
变频器VB3-20P7 1
触摸屏THA62-MT 1
二、控制系统的构成
1、系统硬件的构成
经过实践，信捷电气以XCC系列PLC为核心系统的配置，可以帮助客户稳定实现180袋/分的速度。

制袋机的工艺流程如下图所示：
光电1
限位开关1限位开关2光电2切刀送料1
送料2送料3
主轴
限位开关3
上限位下限位
减速比
减速比
减速比减速比
减速比
5
4
1
3
2
纵封
横封
三边封制袋机结构图
限位开关4
同步放料部分限位信号
拉料信号
1：主轴伺服电机 2：切刀伺服电机 3：送料1伺服电机 4：送料2伺服电机 5：送料3伺服电机
启动运行
主轴运行
拉料信号
拉料1
拉料2 限位1=ON ：加速 =OFF ：同步
定长
定标
光电1
长度到
停止
拉料3 限位2=ON ：加速 =OFF ：同步
拉料1
光电2
拉料1停止
光电2 停止
停止
拉料1
光电3
拉料1停止 光电2
切刀
切刀
单切
双切
送料1双切长度
切刀
完成
切刀模式
1、 单切模式：
2、 双切模式：
各个伺服动作说明： 1、 主轴伺服：启动时主轴以一个设定的速度运行（袋/分），带动横封和纵封上下运动，
由限位开光3给出一个启动拉料信号（拉料1，拉料2，拉料3启动信号）、拉料禁止信号（一个制袋动作没有完成如果有此信号说明超速，应停机）、高位停车信号（停车时保持在高位）。

现场是只有一个高位信号：伺服分三段速度，每段速度、高度可以设定。

2、 切刀伺服：拉料1结束后，切刀伺服带动切刀正转，上限位到下限位后反转，回到
上限位后停止，完成一次切刀动作。

3、 送料1伺服：主轴伺服带动横封纵封上下一次给出一个启动信号，送料1伺服按照
设定的速度运行，工作方式有两种，一种是定长模式：设定长度的脉冲走完则停止，另一种是定标模式：走完设定的脉冲数低速寻标，光电1有信号则停止。

送料
拉料完成
切刀
切刀完成
制袋完成 送料信号
拉双切长度的料
拉料完成
切刀
送料料
送料料完
切刀
切刀完成
制袋完成
送料信号
下压，打标打孔段
烫压段
上升，送料段
上顶段
4、 送料2伺服：送料1运行时同步跟随送料1的速度和位置，在跟随中如限位开关1
有信号说明速度比拉料1慢了，此时应按照设定的补偿比例加速运行，直至限位开关1没有信号了保持和拉料1同步。

停止方式分两种：一种是拉料1停止则停止，另一种是遇到光电2有信号停止（此时的问题是拉料1停止了光电2还没有信号，还是和拉料1同步，拉料1已经停止无法同步）。

5、 送料3伺服：同送料2伺服动作。

2、工艺难点
制袋机的工艺难点主要有5点：
1、拉料1伺服定标模式下如何寻标，使伺服运行的稳速，定位准确。

解决方案：采用PTO 脉冲指令可以解决，如下图示：
最后选取带加减速时间的PTO 指令实现平稳启动与停止。

2、三个拉料伺服的同步问题
T T
0 0 F
F
光电
定长
定标
T T
0 0 F
F
光电
定长
定标
不带加减速时间
带加减速时间
解决方案：拉料2和拉料3采用XCC 内部运动控制FOLLOW 指令跟随拉料1内部速度，可以指定X 端子判断加速、减速或者同步。

3、拉料2、拉料3 色标模式停止方式。

解决办法：follow 指令底层内部解决。

4、速度问题：20CM 长度双切模式下180袋/分。

5、温度控制：最大24路温度控制，精度正负1度。

三、控制方案
1、系统的硬件构成
信捷电气对工艺难点进行分析后，最终使用5台伺服系统控制切刀、拉料1-3、主轴，使用1台变频器控制同步恒张力供料电机。

系统构成如下图所示：
T
拉料2速度
X
拉料1速度
补偿速度比例
OFF
ON
在本方案中，控制器采用了信捷的小型XCC系列PLC，它有着高速的指令运算，内置了5路200kHZ的高速脉冲输出，且配有PTO指令(填表式脉冲指令)，电子齿轮速度控制指令，无需另加任何模块，为客户大大节省了电气成本。

XCC本体具有RS232、485两种串口，方便各种上位机监控。

而且，XCC还具有强大的4路外部中断、高速计数中断功能，客户的拉料程序可放在输入中断的中断程序内，当PLC 接收到启动和停止拉料信号时立刻转入中断程序执行启动和停止动作，使得这两个动作不受程序循环扫描周期的影响，加上使用PTO、FOLLOW指令，快速完成制袋。

XC3 PLC独立的温度控制。

在本方案里选用信捷 DS2系列伺服控制主轴、切刀、拉料，拉料具有定位时间短，定位精度高的特点。

DS2系列的伺服可以通过数据线与信捷的伺服监控软件相连，可实现参数的快速设置以及伺服运行时性能的实时监控，帮助客户在故障产生时快速准确地找到问题所在。

信捷的6万色TH系列触摸屏使用在制袋机上，双口独立通信，与信捷控制器与器件之间进行了简易化的连接和画面制作，大幅度节约了产品开发时间。

考虑到拉料的打滑问题，信捷还使用了对射式光纤传感器，对拉料伺服电机送出下标完成信号来控制标长，尽可能地减小了打滑对下标产生的影响。

2、系统优势
1、优化控制方式
该系统采用了内部速度模块、电子齿轮模块与位置模块巧妙的结合，达到实时张力自动运算、自动补偿，达到恒张力效果。

2、优化工艺
工艺优化，恒张力、恒线速度运行可以满足不同材料的制袋要求。

3、调试方便。

改变材料种类、改变袋长、拉膜系数与张力系数均不需要改变，自适应效果好，便于调试。

4、响应速度快
响应速度快，拉料张力控制、放卷张力控制以及底层中断处理均在一台PLC中，运算处理更及时，响应更快。

定标模式在高速下具有定长模式同样的效果。

5、控温精度高
高精度的温控，采用PLC高精度测量温度，采用PID算法自动控温。

6、人性化操作界面。

本系统采用人机界面操作，各种信息全中文显示并记录保存数据。

实现工艺参数存储。

7、稳定可靠。

将张力控制、数字量输入输出控制集成于一台PLC控制器中，使整个系统更可靠稳定。

电气维修简单，基本免维护。

省去工控机的风扇与硬盘的维护。

8、系统升级方便
系统升级方便，PLC同时兼容梯形图语言与命令语句表，可以现场编程调试。

9、工艺保密
工艺程序保密，信捷PLC具有高效保密功能，发挥客户技术优势，保护客户技术产权。

10、高效底层信息化，便于工艺管理。

运动控制器具有现场总线功能，使网络互联更便捷。

总结
从系统产品到高端视觉传感器，信捷完善的产品体系几乎涵盖了整个包装机械上需要的工控产品，且每样产品既具有其自身的独立优势，又具有本厂产品之间高度的兼容性。

客户采用信捷整套系统解决方案后，制袋机每分钟可达到180袋/ 分的速度并能稳定运行。

这不仅节省了工作量与开发成本，又同时大大提高了机械的整体性能。