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　　各式各樣的袋子在我們日常生活中隨處可見，伴隨著袋子需求量的增大，制袋機行業也進入了快速發展的階段，而制袋機設備生產廠家數量呈現爆發式增長，各家廠商對于制袋機的穩定性和效率也提出了更高的要求。特別是在國家最強“限塑令”的要求下，傳統的不可降解塑料袋逐步被淘汰，新的降解塑料袋對于送料速度和同步速度有了更高的要求，為此我們想到了在脈沖輸出功能上引入S曲線，以滿足客戶的應用需求。

　　1 制袋機的基本組成簡介

　　全自動制袋機包含制袋主機、收卷、貼標三部分，可實現塑料膜卷到成品一體成型。

　　制袋主機工作流程如圖1所示。

圖1 制袋主機工作流程

　　整個主機系統由一臺PLC作為主控，控制6臺變頻器與4臺伺服動作。如圖1，先通過變頻器控制料卷的轉動，再由前牽引變頻及擺桿送料。前送料伺服精準控制送料，同時配合封刀，完成塑料袋的塑封。再通過兩個后送料伺服，配合模刀完成塑料袋的切割。最后通過后牽引變頻送料至收卷工序。此套設備要三個特點：

　　(1)間隙性送料，要求伺服快，剛性強，耐回升沖擊。

　　(2)雙伺服同步送料，負載低，整體速度進一步提升。

　　(3)高低速切換消除牽引累計誤差，頻率0.5Hz以內，擺桿幅度小，走料穩定。

圖2收卷機工作流程

　　如圖2所示，收卷部分由另外一臺PLC控制，通過模擬量輸出控制收卷伺服動作，當A盤滿了之后，控制翻盤步進電機，換成B盤收卷，以達到全自動收卷功能。此套設備特點：

　　(1)采用伺服執行機構收卷，響應快，斷料位置穩定，撕裂口平整。

　　(2)自制收卷曲線， 變速反應快，擺桿抖動小。

圖3貼標機工作流程

　　如3所示，在貼標機部分，采用負壓吸附式走標，出標平整，裁切誤差小，全伺服控制，貼標成功率高達99%

　　2 S曲線的基本原理

　　2.1引入S曲線的原因

　　全生物降解塑料袋材料又稱生物分解塑料，指在自然界如土壤或沙土等條件下，或特定條件如堆肥化條件下或厭氧消化條件下或水性培養液中，由自然界存在的微生物作用引起降解，并最終完全降解變成二氧化碳(CO2 )甲烷(CH4)、水(H2O)及其所含元素的礦化無機鹽以及新的生物質的塑料。全生物降解塑料袋以淀粉為主要原料，降解能力優于其他材料，壽命長于紙袋，成本低于紙袋。

　　但是在實際制袋過程中，降解料因為產品質地比較軟，所以加工性能受限制，并不能完全做出像傳統塑料袋子那樣的各種袋型。所以要求在前后兩個送料伺服處，進一步強化伺服的性能，要求起始加減速階段平滑，同時整個加速階段要更快，以求減少對降解料的拉伸。

　　2.2 S曲線的基本原理

　　現以脈沖輸出 DRVI 指令來說明S曲線各參數的基本功能(圖4)。

圖4 脈沖輸出 DRVI 指令下S曲線各參數

　　不使用S曲線時：

　　根據設定的基底頻率、目標頻率、脈沖數以及加減速時間，輸出加速度不變的一組脈沖。

　　基底速度(頻率)：設定的第一組脈沖的頻率;

　　輸出脈沖頻率：若脈沖數足夠，最高階輸出的頻率即目標頻率;

　　加速時間、減速時間：加減速時間設定一致，加減速時間影響實際加速所使用時間的大小。

　　最高速度：與基底速度一起影響加速度的大小。脈沖頻率變化如圖5所示。加速度變化如圖6所示。

圖5脈沖頻率變化

圖6 加速度變化

　　使用S曲線時：

　　在5段S型速度曲線中，根據加速度的狀態分為加加速、減加速、勻速、加減速、減減速5個階段，一定不存在勻加速和勻減速階段，在加加速、加減速等變加速度階段中，實際的頻率由PLC內部計算得出(見圖7 )。

圖7 S型速度曲線

　　S曲線加速分為啟停階段和加減速階段，下面以加速階段為例子。

　　S型曲線的一般方程為Y=1/(1+e-x)，在[-5,5]的圖形如圖8所示。

圖8 S型曲線在[-5,5]的圖形

　　如果要將此曲線應用到PLC的加減速過程中，需要將方程在XY坐標系進行平移，同時對曲線進行拉升變化，Y=A+B/(1+e-ax+b)。

　　其中的A分量在y方向進行平移，B分量在y方向進行拉伸，ax+b分量在x方向進行平移和拉伸。

　　最終引入到PLC的加減速過程中的曲線方程可以演變為：

　　Fcurrent=Fmin+(Fmax-Fmin)/(1+e-flexble*(i-num)/num);

　　Fcurrent為當前頻率;

　　Fmin為起始頻率，即加速過程中的初始頻率;

　　Fmax為最高頻率，即加速完成后正常發送脈沖的頻率;

　　flexble為曲線強度，曲線強度越大，S型曲線越陡;

　　i為計算每一階的速度的循環變量;

　　num為加速的階數。

　　通過圖9可以明顯看出不同參數得出的S型曲線的區別：

　　顏色：num ，Fmax ，Fmin ，flexble;

　　黃色：1000 ，56000 ，16000 ，4;

　　橙色：1000 ，64000 ，500 ，8;

　　藍色：1000 ，64000 ，500 ，15;

　　灰色：1000 ，40000 ，500 ，5。

圖9 不同參數得出的S型曲線的區別

　　上述為加速過程，減速同樣的道理，只需將方程式修改為：

　　Fcurrent=Fmax-(Fmax-Fmin)/(1+e-flexble*(i-num)/num)。

　　3 現場調試效果

　　不采用S曲線的條件下，制造可降解塑料袋，只能達到每分鐘120只袋子，且袋長偏差較大，達不到客戶要求的2mm以內。通過添加S曲線，將制袋效率大大提升，可達每分鐘160只袋子，且袋長穩定偏差小，完全符合客戶的要求。

　　4 PLC參數設置及例程

　　S曲線新增相關參數見表1所示。

表1 S曲線新增相關參數

圖10 PLC例程

　　配置基底頻率、最高頻率、加減速時間等(圖11)。

圖11 參數設置

　　設定y0輸出點加減速階段的強度，M8162置位開啟新S曲線，使能y0輸出脈沖。

圖12設定y0輸出點加減速階段的強度

　　5 結語

　　通過對原有的制袋機通過增加S曲線的功能，可以在零投資(僅需要軟件更新)的基礎上，提高生產效率，提升產品的質量，是一種十分良好的應用方案。