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TRIO运动控制器纸袋追踪切应用

陈中文

【摘 要】随着社会不断的发展，一些自动化设备对控制的高精度、高响应性的需求在快速增加，现阶段自动化控制技术在不断的提高，一些精确的高速定位控制得到保证并被人们广泛应用。纸袋机是将多层纸开卷涂胶水成型，然后进行动态定长剪切的设备，即 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 生产线根据送纸速度随意变化时对纸袋进行动态定长剪切，也称“飞剪”。剪切时切刀速度要与纸速度保持同步或略快于送纸速度。因此纸袋机剪切控制是一个要求很高的运动控制问题。

【Key】旋切 运功控制 飞剪

本文主要针对纸袋机剪切控制系统开展研究和设计工作，在分析纸袋机剪切生产工艺和控制要求的基础上，按照“运动控制器+伺服系统+触摸屏”的型式，设计了纸袋机伺服跟踪切系统。该系统解决了不同袋长必须换轮问题，同时增加色标追踪功能实现了偏差的自动补偿。

1 运动控制器+伺服驱动+触摸屏方式+编码器测速+色标补偿

（1）运动控制器：用户可以根据自身需要用Trio Basic语言进行程序开发，整个系统可以脱离任何外界PC系统进行独立的运行。MC408本体可以驱动8个伺服或步进轴，自带16输入，8输出，还有1个Can扩展口通讯口。（2）切断伺服驱动器：伺服选7.5KW安川伺服1套，配减速比10/1的行星减速机。伺服电机额定转速1500转，额定扭矩50Nm，减速机额定输出最高扭矩500Nm，最高速度1000Nm（2倍过载）。（3）点胶伺服驱动：伺服选1.5KW安川伺服3套，各配减速比10/1的行星减速机驱动3根点胶轴。（4）测速编码：5000P/R 长线驱动。（5）色标传感器：选用基恩士颜色传感，最高响应时间0.2us。

2 控制实现

2.1 运动控制指令

（1）MOVELINK指令在基本轴产生直线运动，通过软件电子齿轮与连结轴的测量位置建立连接。连结轴可以向任意方向运动驱动输出运动。参数表明基本轴的距离会使连结轴移动相应的距离（link_distance）。连结轴的距离分成3个阶段应用于基本轴的运动。这些部分是加速部分，常速部分和加速部分。连结加速度和加速度由link_acceleration和link_deceleration参数设置。常速连结距离源于总的连接距离和这两个参数。三个阶段可以分为独立的MOVELINK指令或叠加在一起。

（2）ADDAX指令将叠加轴的目标位置加到运动轴的轨迹上。ADDAX允许执行两轴叠加运动。连接两轴以上，同样可以使用ADDAX。

（3）FLEXLINK 指令实现跟随主轴按定义的轨迹做运动。轨迹分2部分，基本部分（恒速段）和调整部分（变速段）。调整部分按正弦曲线叠加在恒速部分。

2.2 曲线定义

通过3段曲线实现旋切功能，即每一设定袋长，切刀旋转一圈，切一次。三段曲线如下：

（1）加速阶段曲线：distance1 = 0.5；link_acc1 = （0.5-VR（startsynpos）/10/360） * （VR（fsydistance）/10） *2；link_dec1 = 0；link_dist1 =（VR（startsynpos）/10/360）*（VR（fsydistance）/10） + link_acc1

MOVELINK （0.5，link_dist1，link_acc1，link_dec1，VR（move_axis））AXIS（VR（cut_axis））

（2）恒速阶段：base_dist= INT（（VR（cutlength）/VR（fsydistance））*1000+0.5）/1000；

excite_dist=1 - base_dist；link_dist2= VR（cutlength）/10；

base_out=100*（VR（startsynpos）/10/360）*（VR（fsydistance）/10） / （VR（cutlength）/10）；base_in=100*（VR（endsynpos）/10/360）*（VR（fsydistance）/10） / （VR（cutlength）/10）；stop_length =（（360-（VR（startsynpos）+VR（endsynpos））/10）*2+（VR（startsynpos）+VR（endsynpos））/10）*VR（fsydistance）/360/10；

IF VR（cutlength）/10<=stop_length THEN

excite_acc=50

excite_dec=50

ELSE

excite_acc= 100*（ 1-（VR（cutlength）/10 - stop_length）*10 /VR（cutlength） ）/2

excite_dec= 100*（ 1-（VR（cutlength）/10 - stop_length）*10 /VR（cutlength） ）/2

ENDIFFLEXLINK（base_dist，excite_dist，link_dist2，base_in，base_out，excite_acc，excite_dec，VR（modify_axis））AXIS（VR（cut_axis））

（3）减速阶段distance3 =0.5；link_acc3 =0；link_dec3 =（0.5-VR（endsynpos）/10/360） * （VR（fsydistance）/10） *2；link_dist3 =VR（endsynpos）/10/360）*（VR（fsydistance）/10） + link_dec3；MOVELINK （distance3，link_dist3，0，link_dec3，VR（modify_axis））AXIS（VR（cut_axis））

注明：VR（startsynpos）：开始同步角；VR（fsydistance）：切刀周长；VR（endsynpos）：结束同步角；VR（cutlength）：袋长。

2.3 偏差补偿

切刀每次切断时当前长度清零，从头开始计长，当检测到色标时，当前值与理论值做比较生成偏差量，该偏差量通过Addax在补偿段叠加到切断轴上实现偏差补偿。

3 安装调试

装配必须严格按照使用说明书、原理图及技术规范执行。减少干扰和被干扰，电机线选用95%屏蔽线并将屏蔽层牢固接地，编码器线选用多芯屏蔽双绞线，驱动器妥善接地。

本次控制是采取模拟输出作为定伺服速度，驱动器分频反馈做闭环控制。因此在调试控制前，先将驱动器和电机整定，动态优化，把伺服系统的动态响应尽量调高，直到不产生振荡为止；然后调整运动控制的P增益，直到该轴跟随误差尽量小，而系统又不产生振荡为止。

4 運行效果

连续工作了一段时间，实切袋长与设定袋长最大误差1mm以内。不同袋长切换简单，只需要从屏上设定袋长即可。当需要色标补偿时，只需要选通色标追踪就能实现自动补偿，非常方便，完全达到预期效果。

5 结语

该控制系统具有较高的位置控制精度和良好的速度跟随特性，满足纸袋机高性能要求， 使用的灵活、高速、精确等主要特点，从而提高人们的工作效率与质量，对其它高性能剪切整套设备的研发具有借鉴意义。

Reference：

[1]张建飞.基于Trio运动控制平台的三棱形内外圆磨削系统设计与实现[D].重庆大学，2007年.

[2]胡细东，陈益林，郑英.基于Trio运动控制器的框架绕栅机数字控制系统设计[J].制造技术与机床，2013年02期.

[3]邓华.运动控制语言的设计与实现[D].国防科学技术大学，2003年.