基于臺達PLC的制袋封切機控制系統

項目原型基于小型制袋封切機開發外銷出口型新機。原制袋寬度為600-1000mm。由于該機型送料膠輥慣量較小，送料電機采用130步進電機經過減速可實現傳動，使用單片機進行位置控制。新機型制袋寬度提高到1500mm，送料膠輥慣量大幅增加，考慮到既能滿足精度和速度的要求又有較大的瞬間轉矩，送料系統改用伺服電機。由于用PLC開發周期較短而且抗干擾性、靈活性好，所以采用PLC+HMI作為控制系統。同時可實現中英文操作畫面，滿足設備出口的要求。

2 封切機機工藝

2.1 工藝結構

封切機機由機身、上下切刀、變頻傳動機構、上下送料膠輥、伺服傳動機構、放料架、放料直流電機、可調色標檢測架、可移動操作箱、電控箱等單元構成，參見圖1圖片。

2.2 封切機工藝過程

(1)空白定位運行方式：忽略色標信號，送料長度為設置袋長，送料完成后剪切并計袋數，循環動作直至袋數達到設定值，停機并延時至設置時間，以等待收料設備或操作人員收集袋料后，再次啟動并循環工作。

(2)色標定位運行方式：送料長度為設置袋長，在此期間的色標信號忽略，繼續送出偏差長度的袋料，檢測色標信號，定位于色標信號，定位完成后剪切并計袋數，循環動作直至袋數達到設定值，停機并延時至設置時間，等待收料設備或操作人員收集袋料后，再次啟動并循環工作。若誤檢次數達到默認值，則停機并報警。

工作流程如圖2所示。

3 FD1500型封切機機電系統設計

3.1 傳動系統設計

(1)切刀傳動系統。切刀傳動系統為交流變頻器拖動三相異步電機，由面板電位器調速，PLC控制切刀啟動與停止。傳動軸上安裝2只霍爾開關，分別檢測切刀低位和送料/切刀高位。開關1：切刀低位信號，該信號為送料停止信號。若送料時檢測到切刀低位信號則表示系統超速，需報警并停機。開關2：收到切刀低位信號后的首次ON信號為送料信號，是送料電機的啟動信號;第二次ON信號為切刀高位信號，是高位停機時的停機信號。

(2)送料傳動系統。送料傳動部分為交流伺服系統，采用同步帶1：2減速傳動。動力選用臺達中慣量2KW伺服電機。具體型號：驅動器ASD-A2023M，電機ASMT20M250。

(3)控制精度計算。通過以下計算得出單個脈沖對應的送料長度，即為控制精度。

系統要求0.2mm定位精度，現計算得出控制精度為0.0314mm，因機械定位誤差不大于0.1mm，所以：定位精度+機械誤差=0.1314mm<0.2mm，定位精度滿足制袋機系統要求。