VEC輪切伺服在紙袋生產(chǎn)機械上的應用綜述

一，行業(yè)概述及工藝要求:

紙質包裝袋具有成本低、成型方便、多樣、印刷精美、綠色環(huán)保等特點，一直在水泥、糧食加工、服裝、鞋帽等行業(yè)有著廣泛的應用，隨著國家限塑令的出臺，紙袋在食品包裝行業(yè)取代塑料袋已成必然，這又給紙袋提供了廣闊的市場空間，催生了大批的紙袋生產(chǎn)企業(yè)。在無錫本地以南江、天天友誼、金谷、永誠等為代表的紙袋機生產(chǎn)企業(yè)也迎來了第二個春天。

深圳威科達科技有限公司華東辦事處通過和上述部分企業(yè)合作，使VEC-VBR輪切專用伺服驅動器得以廣泛應用。

紙袋的生產(chǎn)工藝決定了機械必須具有連續(xù)性、高速性及高精度，在先印刷后裁切等紙袋機上還要求具有自動追色標裁切功能。一般生產(chǎn)要求主送料速度為100米/分鐘，裁切誤差不超過1毫米。能夠自動追隨主送料速度按設定的裁切長度計算并精確裁切。這就給電氣控制提出了更高的要求。

VEC-VBR伺服驅動器具有的運動控制器與伺服驅動器結合為一體；可控制無刷伺服或感應伺服；內(nèi)含32位微處理器及125us動態(tài)高速計算回路；可接收400Kpps的高速測長脈沖信號；可追認印刷點自動修正裁切長度等特點完全滿足了生產(chǎn)工藝的要求。

二，控制理念及系統(tǒng)構成：

根據(jù)工藝要求我們設計采用了在主送料輪上加裝編碼器并反饋給伺服驅動器，用以實時監(jiān)測送料速度并計算；用人機界面和伺服直接通訊來做生產(chǎn)訂單的管理及實際工況的監(jiān)測；在距輪刀180°位置裝光電傳感器用以給伺服裁切完成信號；在裁切物料垂直位置裝檢測裝置用以檢測色標點并反饋至伺服驅動器。

基本系統(tǒng)構架如下圖：

以上構架圖為通用構架，紙袋機大部采用單刀對膠輥裁切，且輪刀多為鋸齒刀，特殊要求還有加熱刀。這里不做贅述。

三，系統(tǒng)接駁及參數(shù)設置：

1，數(shù)字輸入端口參數(shù)設置：

端口名稱 參數(shù)號 功能號 功能說明
DI1 F141 100 矢能并運轉
DI2 F142 189 色標點輸入 只能輸入此端口
DI3 F143 203 裁切點信號輸入 只能輸入此端口
DI4 F144 154 激活窗口識別功能
DI5 F145 155 允許仿真進料

2，進料、主速度、編碼器、輪臺等特殊參數(shù)設定：

參數(shù)號 功能號 功能說明
F130 0 輸入4倍率脈沖
F480 1 選擇位置控制模式
F481 1 選擇追蹤控制模式
F499 9 自動輪切功能
F550 120 最高線速度
F527/F526 實際計算設定 送料輪每轉一米對應的脈沖數(shù)
F533/F532 實際計算設定 輪刀周長
F531/F530 實際計算設定 切輪每轉脈沖數(shù)
F553/552 實際計算設定 印刷點至裁切點距離
F535/534 實際設定 實際裁切的長度

參數(shù)設置說明：

2.1，送料輪每轉一米對應脈沖數(shù)計算：
先算出送料輪周長=直徑D×3.14 再算出送料輪每走一米的轉數(shù)=1/C(C為送料輪周長，單位為米)；送料輪每米脈沖數(shù)=1/C* PPR*4（PPR為編碼器每轉脈沖數(shù)）
例如：送料輪直徑19cm 送料檢測編碼器2500線 則送料輪每轉脈沖數(shù)=1÷（0.19×3.14）×10000≈16762 高位F527=1 低位F526=6762
2.2，切輪每轉脈沖數(shù)計算：
切輪電機編碼器4倍頻后×減速比。例如：2500線編碼器 1：4減速比 則此參數(shù)為40000
2.3，以上參數(shù)設定后需復位有效。
2.4關于VEC-VBR自學習等基本參數(shù)請參照《VEC-VB伺服驅動器使用手冊》這里只介紹與輪切相關參數(shù)設定。

四，精確調試及調試要點：

參數(shù)設置完畢后應再次確認，當確認輸入?yún)?shù)正確無誤且無系統(tǒng)安全顧慮后開始調試。
在F480、F481=0的情況下以速度模式運行伺服電機，確認電機轉向是否與輪刀轉向一致，如相反不可改變輸入脈沖的方向使之調向，一定要通過改變伺服電機編碼器U、V、W方向來實現(xiàn)，否則自動追標功能將不可用。具體方法如下：
U+ →U-對調 V+ →W-對調 W+→ V-對調并將伺服驅動器輸出主線V、W對調。
1， 將F039設為1.1，激活伺服系統(tǒng)，手動電機軸確認此時處于定位狀態(tài)，如有不正常激磁渦流聲，應適度調整電流回路的比例增益F470及積分增益F471.如果機械有不正常抖動或異聲，調整速度回路的比例增益F476（一般設為200）、速度回路的比例增益F473及積分增益。在此系統(tǒng)中F473的值應在2000左右，以保證速度環(huán)的快速響應。
2， 激活模擬進料功能，將模擬進料電位器接至AI3、5V AGND上，將F040設為25.xx
3， 慢慢旋轉電位器對系統(tǒng)模擬進料速度，此時系統(tǒng)開始與模擬送料速度同步運轉直至切下第一刀后，才開始正常運行。將剪切長度設為兩倍的輪刀周長，這時切刀一定是在朝上180°位置有一個停頓，調整電位器至最高轉速，觀察輪刀停頓時是否平穩(wěn)無抖動。
4， 連續(xù)運轉系統(tǒng)，觀察輪切電機編碼器每轉脈沖數(shù)F468的值是否有變化，如有，說明說明編碼器受到干擾，找出干擾源并解決之。
5， 上紙實際裁切10次，對比剪切長度是否準確，如果長度一致但±于設定長度，計算后并增減F527/526的值。例如：設定裁切800mm，實際裁切805mm。F531/530的值為16762，
16762÷805=20 用實際裁切誤差5mm×20=100 16762－100=16662 將此數(shù)輸入F531/530即可校準。
6， 取消模擬送料，實際裁切并觀察實測送料編碼器F139的值，如有大范圍波動說明送料脈沖受到干擾，找出干擾源并解決之。
7， 利用伺服提供的實際裁切監(jiān)視參數(shù)F713/F712觀察實際裁切長度；觀測F889的值監(jiān)視實際裁切誤差。

調試要點：

1， 確保伺服驅動器和伺服電機的PG相連并可靠、獨立接入大地。
2， 確保裁切點信號傳感器、送料速度檢測編碼器、印刷點檢測傳感器質量穩(wěn)定，抗干擾能力好，否則影響裁切精度，甚至系統(tǒng)無法正常工作。
3， 正確設定印刷點至裁切點距離F553/552、同步區(qū)角度F528、主測速編碼器脈波取樣時間F138的值以利提高精度。
4， 如高速裁切時出現(xiàn)過壓應啟動F033=2并加裝制動電阻或加裝能耗回饋裝置。

五，應用結果及客戶反饋：

經(jīng)過與多家紙袋機生產(chǎn)企業(yè)的合作案例分析得出結論，VEC-VBR輪切伺服在紙袋機上完全可以成功應用并做到實際裁切速度120m/分鐘，裁切精度±0.5mm以內(nèi)。VEC-VBR伺服以其特有的經(jīng)濟適用、調試簡單方便等特點，滿足了客戶的工藝要求，在同一系統(tǒng)中同比進口產(chǎn)品為客戶節(jié)約了30%的成本且剪切速度、裁切精度相同。受到客戶的一致好評并建立了長期穩(wěn)定的合作關系。創(chuàng)造了良好的社會和經(jīng)濟效益。