【導(dǎo)讀】machine'smaintainability.

　　

【正文】 d for the bagmaking machine based on the puter control integration solution. 附錄二 制袋機(jī)控制系統(tǒng)研究 制袋機(jī)控制系統(tǒng)是基于工控機(jī)的一體化計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) ,由工控機(jī)中的控制軟件來(lái)完成制袋過(guò)程的各種功能的協(xié)調(diào)控制 ,并由電子軸來(lái)替代原先的機(jī)械長(zhǎng)軸 ,嚴(yán)格保證了各印刷單元的同步 ,為制袋機(jī)提供一種基于計(jì)算機(jī)控制的一體化解決方案。制袋機(jī)是軟包裝生產(chǎn)線上利用塑料薄膜制作袋子的加工設(shè)備。 制袋機(jī)的控制系統(tǒng)主要包括 :主驅(qū)動(dòng)電機(jī)伺服控制系統(tǒng)、定長(zhǎng)定位控制系統(tǒng)、張力控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、進(jìn)給控制系統(tǒng)和光電糾偏控制系統(tǒng)。目前 ,多數(shù)制袋機(jī)控制系統(tǒng)的主驅(qū)動(dòng)電機(jī)伺服控制系統(tǒng)和定長(zhǎng)定位控制系統(tǒng)是一體的 ,即以工控機(jī)為控制核心形成一個(gè)三伺服控制系統(tǒng) ,而張力、光電糾偏、溫度和進(jìn)給控制系統(tǒng)獨(dú)立于這個(gè)三伺服控制系統(tǒng)。各個(gè)系統(tǒng)相互獨(dú)立的控制形式增加了制袋機(jī)協(xié)調(diào)控制的難度 ,也降低了整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性 ,為進(jìn)一步提高系統(tǒng)的自動(dòng)化性能 ,須研制新的控制方案。 在制袋過(guò)程中 ,薄膜卷材連續(xù)展開(kāi) ,并通過(guò)光電糾偏和進(jìn)給機(jī)構(gòu)源源不斷地進(jìn)入折疊成型裝置中的。薄膜經(jīng)過(guò)折疊成型后 ,由定長(zhǎng)定位牽引裝置進(jìn)行牽引和定位進(jìn)入熱封工序。制袋流程中的熱封工序 ,是利用電熱絲加熱使復(fù)合薄膜熱封部位的熱封層變成粘流狀態(tài) ,再借助于刀具的壓力 ,使上下兩層熱封材料彼此熔合在一起 ,冷卻后能保持一定的強(qiáng)度 ,具有良好的密封性等。熱封好的袋子可以根據(jù)需要進(jìn)行打孔和切口等加工 ,最后由裁切裝置完成裁切 ,制成 成品袋。 制袋機(jī)的控制系統(tǒng)要完成主伺服電機(jī)和料袋牽引伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制 ,這包含了料袋的定長(zhǎng)定位控制 ,系統(tǒng)還要完成料袋糾偏、進(jìn)給、張力和熱封溫度控制。控制系統(tǒng)以工控機(jī)為核心 ,進(jìn)行各個(gè)控制功能的硬件擴(kuò)展 ,通過(guò)工控機(jī)中的控制軟件將各個(gè)功能整合以改善系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制性能 ,形成一個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。此外 ,遠(yuǎn)程診斷技術(shù)應(yīng)用于制袋機(jī)能夠增強(qiáng)制袋機(jī)的可維護(hù)性。 主伺服電機(jī)的控制形式是速度控制 ,主電機(jī)通過(guò)四桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)熱封刀上下運(yùn)動(dòng) ,通過(guò)控制主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的速度來(lái)控制熱封刀的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。料袋牽引伺服電機(jī)的控制是位置控制 ,要實(shí)現(xiàn)定長(zhǎng)定位牽引。這三個(gè)伺服電機(jī)的協(xié)調(diào)控制能夠保證牽引與熱封和裁切間的協(xié)調(diào)工作。放料和料袋進(jìn)給伺服電機(jī)可以與這個(gè)三伺服電機(jī)控制結(jié)合到一起形成一個(gè)多軸伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。利用基于 PC 機(jī)總線的 多軸運(yùn)動(dòng)控制器可以完成多個(gè)伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制 ,這樣簡(jiǎn)化了伺服驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件 ,利于各個(gè)伺服電機(jī)的協(xié)調(diào)控制。運(yùn)動(dòng)控制器通過(guò)工控機(jī)總線與其進(jìn)行通訊 ,這樣使用工控機(jī)控制軟件即可監(jiān)控運(yùn)動(dòng)控制器 ,實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)伺服電機(jī)的控制。 定長(zhǎng)、定位控制要確定制袋過(guò)程中袋子的長(zhǎng)度、熱封和裁切的位置?？v向定位是指對(duì)薄膜進(jìn)行定長(zhǎng)牽引的控制 ,使產(chǎn)品有良好的一致性?？v向定位由兩個(gè)料袋牽引伺服電機(jī)來(lái)完成 ,伺服電機(jī)要按 S 形曲線加減速運(yùn)動(dòng)進(jìn)行間歇式定長(zhǎng)定位牽引 ,以保證牽引動(dòng)態(tài)過(guò)程平穩(wěn)。兩個(gè)伺服電機(jī)要保持同步運(yùn)動(dòng) ,這可以通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制器來(lái)完成同步控 制。對(duì)于同步精度要求高的場(chǎng)合 ,可以使用轉(zhuǎn)矩綜合反饋形式的控制策略 ,實(shí)現(xiàn)兩軸的耦合。精度要求一般時(shí) ,可以使用同步主參考形式的控制策略。兩種控制策略硬件要求基本一致 ,只是軟件復(fù)雜程度不同。 橫向定位 ,即光電糾偏控制 ,是指控制塑料膜行走的路線 ,使它不偏離固定的軌道 ,要克服所謂的“蛇行運(yùn)動(dòng)”問(wèn)題。目前獨(dú)立光電糾偏設(shè)備采用光電傳感器來(lái)檢測(cè)塑料膜邊界 ,當(dāng)發(fā)生跑偏時(shí) ,糾偏控制器給糾偏伺服機(jī)構(gòu)發(fā)出控制信號(hào) ,使其通過(guò)絲杠帶動(dòng)料卷架運(yùn)動(dòng)以糾正塑料膜。糾偏控制器可由工控機(jī)取代 ,通過(guò) AD和 DA 板卡來(lái)采集偏差信號(hào)和控制糾偏伺服機(jī)構(gòu)。 利用工控機(jī)的軟件資源可以設(shè)計(jì)出非常友好的人機(jī)界面 ,這是傳統(tǒng)光電糾偏控制器所無(wú)法完成的。 塑料膜是一種柔性材料 ,在一定的溫度下及張力下會(huì)發(fā)生拉伸變形 ,既會(huì)造成厚薄不均 ,又會(huì)產(chǎn)生折皺 ,影響產(chǎn)品的質(zhì)量。張力控制的好壞對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有重要影響 ,在整機(jī)運(yùn)行于高速時(shí)尤為明顯。張力控制主要存在于放料與進(jìn)給之間和兩個(gè)牽引輥之間。類似與光電糾偏控制 ,目前張力控制多數(shù)由獨(dú)立的張力控制系統(tǒng)來(lái)完成 ,主要包括張力控制器、張力檢測(cè)器、張力表、離合器及制動(dòng)器。全自動(dòng)張力控制是有張力檢測(cè)器來(lái)直接測(cè)定卷料的張力 ,然后把張力數(shù)據(jù) 變成張力信號(hào)傳回 張力控制器 ,張力控制器來(lái)調(diào)整離合器或制動(dòng)器的勵(lì)磁電流以控制卷料的張力。張力控制器和張力表完全由工控機(jī)取代 ,信號(hào)的轉(zhuǎn)換和輸出可以由 AD 和 DA 板卡完成 ,參數(shù)的設(shè)定、顯示和張力調(diào)整值的計(jì)算則由系統(tǒng)控制軟件來(lái)完成。這樣通過(guò)工控機(jī)的軟硬件資源來(lái)取代獨(dú)立張力控制系統(tǒng)部分設(shè)備 ,可以簡(jiǎn)化系統(tǒng) ,節(jié)約成本。 熱封溫度控制的好壞直接影響著制袋的成品率。有的塑料膜在 5 度溫差下 ,拉伸情況會(huì)發(fā)生很大的變化 ,它的熱封性會(huì)變得很差 ,因此溫度也是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。溫度控制主要采用智能程序 /溫度控制器 ,該類控制器具有熱電偶輸入通道和溫度調(diào)節(jié)輸出 通道。采用熱電偶作為制袋機(jī)的測(cè)溫傳感器 ,并采取模糊 PID 控制的策略和 PWM 技術(shù) ,使得加熱功率連續(xù)可調(diào) ,完全可以達(dá)到 1℃以內(nèi)的偏差要求。圖2 為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。該系統(tǒng)使用了功能強(qiáng)大的多軸運(yùn)動(dòng)控制器和 AD/DA 板卡、 I/O擴(kuò)展板卡等硬件設(shè)備來(lái)取代一些通用的控制器 ,由工控機(jī)的控制軟件完成系統(tǒng)控制和協(xié)調(diào)。這種基于工業(yè)計(jì)算機(jī)的一體化控制策略簡(jiǎn)化了系統(tǒng)硬件 ,增大了集成度 ,這不僅提高了系統(tǒng)的可靠性 ,還方便系統(tǒng)功能的協(xié)調(diào) ,降低了控制系統(tǒng)的成本。系統(tǒng)在一個(gè)控制平臺(tái) ——— 工控機(jī)內(nèi)實(shí)現(xiàn)各個(gè)控制功能 ,提高可靠性 ,方便系統(tǒng)功能協(xié)調(diào) ,去除 通用控制設(shè)備的沉余功能 ,以降低成本。集成的主要方式是使用各種基于 PC機(jī)總線的板卡 ,這包括多軸運(yùn)動(dòng)控制器 ,AD/DA板卡等 ,以取代各個(gè)獨(dú)立控制系統(tǒng)的控制器。各種傳感器和執(zhí)行設(shè)備則可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線或者串行接口與控制平臺(tái)相連 ,從而形成一個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。硬件設(shè)備提供了各個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)平臺(tái) ,控制功能的實(shí)現(xiàn)還要由工控機(jī)的控制軟件來(lái)完成?？刂栖浖瓿筛鱾€(gè)硬件設(shè)備的通訊、協(xié)調(diào)、過(guò)程值設(shè)置和檢測(cè) ,以及系統(tǒng)輸出值計(jì)算等工作 ,利用計(jì)算機(jī)的軟件資源可以方便地實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜和先進(jìn)的控制算法。此外控制軟件還要有友好的人機(jī)界面 ,可以顯示制 袋機(jī)的狀態(tài)參數(shù)等 ,這樣可以方便操作和監(jiān)控。此控制系統(tǒng)是基于工控機(jī)的一體化計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) ,工控機(jī)為系統(tǒng)提供了硬件平臺(tái) ,由工控機(jī)中的控制軟件來(lái)完成制袋過(guò)程的各種功能的協(xié)調(diào)控制。各單元的電子軸替代了原先的機(jī)械長(zhǎng)軸 ,利用光纖進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸 ,其高精度保證了各印刷單元的嚴(yán)格同步 ,為制袋機(jī)提供一種基于計(jì)算機(jī)控制的一體化解決方案。