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控制程序的設(shè)計(jì)     由于縱封輥筒和橫封輥筒周長(zhǎng)相等都為300mm，橫封輥筒有4根筋，所以橫封輥筒每轉(zhuǎn)一圈可以包裝4袋產(chǎn)品。如果包裝的袋長(zhǎng)為300/4=75mm，則屬于同步跟隨，即橫封縱封輥筒包裝一袋所走的距離相等。如果包裝袋長(zhǎng)大于75mm，則橫封輥筒在非嚙合區(qū)應(yīng)該做減速運(yùn)動(dòng)，然后再升速到與主軸同步，準(zhǔn)備下一次嚙合，如果袋長(zhǎng)小于75mm，則橫封輥筒在非嚙合區(qū)應(yīng)該做升速運(yùn)動(dòng)，然后再降速到與主軸同步，準(zhǔn)備下一次嚙合。在嚙合區(qū)需要橫封和縱封輥筒同步運(yùn)動(dòng)，否則當(dāng)橫封輥筒速度高于縱封輥筒的速度時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)扯膜現(xiàn)象;當(dāng)橫封輥筒速度低于縱封輥筒的速度時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)堆膜的現(xiàn)象，這些現(xiàn)象將會(huì)影響加工產(chǎn)品的質(zhì)量，嚴(yán)重的情況還可能將包裝膜扯斷。圖3示出了從軸電機(jī)運(yùn)動(dòng)的模型。設(shè)A代表主軸，B代表從軸。首先計(jì)算出A、B的周期長(zhǎng)度(周期長(zhǎng)度是指包裝一個(gè)袋子所需的脈沖數(shù))以及同步系數(shù)，然后將A的周期分成如圖3橫坐標(biāo)所示的5段，再根據(jù)A的5段的長(zhǎng)度和同步系數(shù)，計(jì)算出異步系數(shù)，最后計(jì)算出B對(duì)應(yīng)的5段的長(zhǎng)度，即同步段，升(降)速段、異步段，降(升)速段和同步段，其中在第一個(gè)同步段橫封輥筒兩齒嚙合，在中間的升降速段為適合不同的袋長(zhǎng)要求實(shí)現(xiàn)變袋長(zhǎng)，最后的一段很短的同步段是為了使進(jìn)入下一個(gè)嚙合的同步段更為平穩(wěn)(這里長(zhǎng)度的單位均為脈沖數(shù))。圖3  從軸電機(jī)運(yùn)動(dòng)模型對(duì)從軸的位置控制采用比較成熟的經(jīng)典的PID控制。這里采用是增量式PID控制算法,增量式PID控制有很多優(yōu)點(diǎn):l 由于計(jì)算機(jī)輸出增量，所以誤動(dòng)作時(shí)影響小，必要時(shí)可采用邏輯判斷的方法去掉;l 算式中不需要累加，控制增量的確定，僅與最近k次的采樣值有關(guān)，所以較容易通過(guò)加權(quán)處理而獲得比較好的控制效果。PID控制器是一種線性調(diào)節(jié)器，它把設(shè)定值(各段從軸應(yīng)該發(fā)的脈沖數(shù))與實(shí)際輸出值(從軸編碼器值)相減，得到控制偏差△e，△e的比例系數(shù)(P)、積分系數(shù)(I)和微分系數(shù)(D)通過(guò)線性組合構(gòu)成控制變量V(伺服電機(jī)的脈沖頻率)?？刂谱兞康脑隽俊鱒的計(jì)算公式為:    式中，T為采樣周期，K為比例系數(shù)，加大比例系數(shù)K可以減小穩(wěn)態(tài)誤差，但當(dāng)K過(guò)大時(shí)，會(huì)使動(dòng)態(tài)質(zhì)量變差，導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。TI為積分常數(shù)，TI越大積分作用越弱，積分環(huán)節(jié)的加入，能消除靜態(tài)誤差，使系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。TD為微分系數(shù)，微分控制的作用可以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，提高控制精度，但TD偏大或偏小時(shí)，都會(huì)使超調(diào)量增大，調(diào)節(jié)時(shí)間加長(zhǎng)。     由于該系統(tǒng)采用恒定的采樣周期T，一旦確定了K、TI、TD這3個(gè)控制參數(shù)，就可以確定控制變量，筆者已經(jīng)在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)調(diào)試,確定了這三個(gè)參數(shù)的值。 自動(dòng)包裝機(jī)系統(tǒng)的功能    自動(dòng)包裝系統(tǒng)采用EasyView作為人機(jī)界面，界面友好豐富，適用于包裝機(jī)操作現(xiàn)場(chǎng)工作。控制系統(tǒng)中外圍設(shè)備和核心器件均采用工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，保證了包裝機(jī)使用過(guò)程中的安全穩(wěn)定可靠性。簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)參數(shù)設(shè)置，可以分別設(shè)置包裝速度，包裝袋長(zhǎng)、袋長(zhǎng)參數(shù)、PID系數(shù)等參數(shù)。其中，對(duì)于固定的輥筒，袋長(zhǎng)常數(shù)是一定的。如輥筒周長(zhǎng)為300mm，該輥筒有四根筋，則袋長(zhǎng)常數(shù)為75mm。     該包裝機(jī)系統(tǒng)可在線修改袋長(zhǎng)和包裝速度，包裝速度范圍是20～200袋/分，包裝袋長(zhǎng)范圍是40～160mm。系統(tǒng)的從軸電機(jī)選用松下中慣量750W交流伺服電機(jī)，采用精確的伺服位置控制方式，傳動(dòng)連續(xù)，定位準(zhǔn)確，低速特性相當(dāng)優(yōu)良，在硬件上就保證了系統(tǒng)控制的精確度。所以該系統(tǒng)包裝出來(lái)的產(chǎn)品長(zhǎng)度一致性好，誤差也很小，誤差范圍在±1mm以內(nèi)。包裝速度高，精度好是該系統(tǒng)的最大的特點(diǎn)。     一鍵設(shè)定色標(biāo)跟蹤方式，對(duì)設(shè)定錯(cuò)誤能自動(dòng)監(jiān)測(cè)。光標(biāo)定位精度高，對(duì)光電眼要求低，降低廠家配套和維護(hù)成本。無(wú)論處于跟色狀態(tài)還是數(shù)控狀態(tài)定長(zhǎng)，均能夠自動(dòng)監(jiān)測(cè)斷紙，斷紙自動(dòng)停機(jī)。跟色包裝時(shí)采用模糊容錯(cuò)技術(shù)，允許個(gè)別漏印色標(biāo)，自動(dòng)進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償。 此外，該系統(tǒng)還有自動(dòng)計(jì)數(shù)的功能，所有工作參數(shù)自動(dòng)記憶保存。結(jié)語(yǔ)    實(shí)用效果表明，這里研制的自動(dòng)包裝機(jī)控制系統(tǒng)可廣泛適用于各類液體、粘稠體、粉末及顆粒物料等相關(guān)行業(yè)產(chǎn)品的制袋充填包裝。目前該系統(tǒng)已經(jīng)成功用于包裝方便面內(nèi)包裝，袋裝洗發(fā)水等應(yīng)用場(chǎng)合，運(yùn)行穩(wěn)定，包裝產(chǎn)品一致性很好。尤其對(duì)于方便面內(nèi)包裝，對(duì)包裝袋誤差的要求不是特別嚴(yán)格，而尤其要求200袋/分以上的包裝速度，使用該自動(dòng)包裝機(jī)系統(tǒng)不僅減少了人力、物力，而且大大提高了生產(chǎn)率。  作 者 ：肖桂敏 張春雷 孫克金 本文摘自《伺服控制》