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>钢板制袋机项目方案详细说明文档 一、 项目简介1.1标准机型
图1.1钢板制袋机标准机型简图 这个设备名称是钢板制袋机，属于包装行业的设备，用来切割烫封做袋子用的。项目使用电气产品为汇川技术的H3U小型PLC、IS620P伺服系统、MD200变频器。上图1.1为钢板制袋机标准机型，有5个伺服轴，2个变频器。这5个伺服轴分别为图中的送料轴2，送料轴3，烫刀，封刀，切刀。2个变频器分别为放卷部分拉料变频牵引，出料变频部分。标准机型的放卷为磁粉制动器放卷。 1.2拓展机型
图1.2钢板制袋机拓展机型简图 客户设备机型属于非标设备，也就是说可能会经常改机械结构，为了应对这种情况，我与客户方面积极沟通，确定了他们最复杂的机型是什么样的。然后根据客户的描述，我绘制出了图1.2扩展机型设备简图。扩展机型相比标准机型，拓展机型放卷采用的伺服电机，然后多了1个送料轴及色标检测部分，多了几个额外的功能架(烫刀，封刀就是功能架)。拓展机型主要实现2点功能：1.放卷伺服。2.送料1和送料2之间的袋料是搭啦下去的，袋子上无张力。本项目以图1.1标准机型为基础功能，编写整个项目程序以及HMI界面。当客户设备是图1.2中的拓展设备时，只需要到HMI专家参数界面使能无张力机型按钮，放卷伺服启用等功能按钮，程序功能就能切换到图1.2拓展设备。 以下讲解中除强调说明外，均使用图1.2拓展机型为说明对象。 1.3放卷部分 1.3.1 磁粉制动器
标准机型放卷采用的是磁粉制动器，磁粉制动器是一种给定一定电压输出一定阻力的装置。磁粉制动器一般都配套使用专用的张力控制板，张力板是一种输入为0到5v或者0到24v用于控制磁粉制动器输入励磁电流的大小的电路控制板。本项目中标准机型放卷采用磁粉制动器同时配套了自动控制的张力控制板，不需要我们在程序中处理。关于磁粉制动器详细的说明，大家可以百度一下相关的厂家看看其相关资料。
图1.3磁粉制动器 有的客户为了节约成本，并不提供自动控制的恒张力控制板，可能只提供电压电流转换板，然后让你用PLC外接DA模块，使PLC输出电压控制磁粉制动器。这时如果此磁粉制动器作为放卷用，就需要外接编码器或者光电码盘来进行测速，然后根据线长或者线速度相等的方法计算磁粉放卷的卷径大小。然后根据T = F*R计算转矩T，再转换成相应的电压进行控制。本项目标准机型，并不需要我们在程序中做处理，这里只是给大家提个醒。 磁粉制动器由于只有阻力，没有动力。机器停止的时候，物料由于惯性磁粉制动器可能不能马上停下来。 1.3.2 放卷伺服
升级版的拓展设备放卷采用伺服来进行设计，使用伺服系统就能解决上述设备停机时袋料放卷由于惯性停不下来导致袋料松了的情况。放卷伺服通过通信与PLC进行数据交互，PLC进行卷径计算。这里放卷伺服采用的是速度模式，放卷外加摆杆进行PID闭环控制摆杆的位置，当摆杆位置基本稳定的时候就可以认为袋料上的张力是基本稳定的。见8.6张力控制摆杆PID 章节的详细说明。 1.4功能架部分 图1.2上烫刀，封刀都是功能架的一种，其动作完全一致。都是一个送料周期，在送料停止的时候进行压料烫料。烫刀、封刀、切刀都是通过机械结构将电机的旋转运动转换成功能架的上下往复运动，烫刀、封刀其本质上动作和切刀是完全一致的。切刀轴电机实际上是一直匀速转的，然后转换成切刀动作就是切刀匀速上下往复运动，电机转1圈切刀正好能回原点(最高点)。这里功能架上下往复运动的实现就有2种方法了，1种是接在切刀轴的同一个脉冲输出口上，和切刀一样一直做匀速上下往复运动。另外一种方法是使用DRVA指令，每个周期触发一次，让功能架轴走相对定位。 1.5送料轴部分 送料轴实际上每个周期都要有一段时间是停止运动的，这段停止的时候正好空余出来给切刀或者功能架进行切料、烫料、封料动作。 标准机型只有2个送料轴(图1.2中 的送料2和送料3)，标准机型也只有在送料2后面有一个色标传感器用于检测色标。送料2和送料3使用同一个Y脉冲输出口控制，功能几乎一样，机械结构也一样。理论上送料2和送料3之间应该是一直稳定的，袋料不会绷紧也不会松。但是由于机械或者其他误差的存在，送料2和送料3轴的转速不是完全一致的就会存在送料2和送料3之间的袋料绷紧或者松弛。为了防止这种情况的发生，在送料2和送料3之间增加了一个摆杆，摆杆边有一个光电传感器。当袋料绷紧时，摆杆抬起触发光电直接接到伺服中，伺服切换电子齿轮的分子分母比。这样就能实现袋料松紧的控制。 拓展机型需要实现送料1和送料2之间的袋料无张力，拓展机型两个色标电眼传感器，分别用于送料1色标急停和送料2的色标急停。拓展机型只做彩袋不能做白袋。二标准机型既可以做白袋也可以做彩袋。彩袋拓展机型每次都走一个袋子长度，每次色标传感器都正好停在色标位置这样就能保证下垂部分的袋子一直无张力(这是某些客户产品工艺要求)。这里由于有两个色标所以送料1和送料2是由两个独立的Y脉冲输出口控制的。 送料和切刀功能合在一起就是包装行业最常见的停减功能：切刀轴一直连续匀速转，送料轴每个周期都停止一段时间。 二、 机械参数及工艺指标2.1机械参数 各轴减速比参数如下表所示： 各轴减速比 | 送料1伺服 | 1:3 | 送料2伺服 | 1:3 | 送料3伺服 | 1:3 | 封刀伺服 | 1:10 | 烫刀伺服 | 1:10 | 切刀伺服 | 1:9 | 放卷伺服 | 1:6 | 拉料变频 | 1:5 |
各个轴辊径 各轴直径 | 送料1辊径 | 40mm | 送料2辊径 | 40mm | 送料3辊径 | 40mm | 放卷轴辊径 | 70mm | 拉料变频辊径 | 40mm |
客户也经常搞错上面的机械参数配置，轴有时候用的减速比不一定完全一样。考虑到这种情况，上述所有机械参数都开放到了HMI上。客户可以自行在触摸屏专家设置参数中进行修改。 2.2工艺指标 工艺指标 | 脉冲精度 | 0.05mm | 送料速度 | 可设置(140个/700mm) | 送料袋长 | 可设置 | 放卷轴摆杆摆动 | ±1% | 色标停止范围 | ±1mm |
脉冲精度0.05mm/p，也就是20个脉冲伺服走1mm。送料速度和送料袋长可单独设置。放卷摆杆传感器采样输出直接接到伺服的AI端子上，然后通过PLC走通信读出伺服的AI端子数值(H0B组参数)。再进行PID控制(伺服内读出数值范围为0到1000)，摆动幅度要求±1%也就是±10左右的采样偏差。
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