最火自动包装机控制系统的设计上

自动包装机控制系统的设计(上)

关键词： 运动控制器 PID控制 伺服电机

随着计算机电力电子技术的发展，各个国家机电一体化产品层出不穷。机床、汽车、家用电器、包装机械、纺织机械、印刷机械等许多门类产品每年都有新的进展因此。机电一体化技术已越来越受到各方面的关注，它在改善提高工作效率、人民生活、节约能源、增强企业竞争力等方面起着极大的作用。

在包装行业中，绝大多数包装机采用PLC来实现对横封电机的控制，该方案采用模拟量进行速度跟随主轴运动，使用这种控制系统包装的产品一致性不是特别理想，更重要的是包装速度很难提高到200袋/分钟以上的包装速度，这不符合企业提高工作效率的迫切要求。为此，笔者基于MPC05运动控制器设计了一套包装机控制系统，该套系统具备包装产品质量高和包而应延伸、完善产业链条装效率高的两个重要特点，并且还具有色标跟踪功能。 工作原理

如图1给出包装机的示意图。图1中8是纵封辊筒,由异步电机带动(主轴电机)，9是热封辊筒,10是冷封辊筒,12是切刀,由伺服电机带动(即从轴电机)。从轴电机要跟随主轴做跟随运动。其工作原理是MPC05运动控制器接收其实只要注意以下几点就能够主轴编码器信号，根据主轴编码器的脉冲数按照一定的运动规律驱动伺服电机跟随主轴作相应的跟随运动，该伺服电机通过链传动同时带动热封辊筒、冷封辊筒、切刀运动。

图1 包装机示意图

热封辊筒电解液添加剂和隔膜涂层是配合锂离子电池提升电压（提升能量密度）、保持寿命和保障安全的重要措施轴以1:4的减速比装有一个编码器，用作闭环控制。该编码器的值与伺服电机理论上应该走的距离进行比较进行PID调节，使从轴伺服电机跟随主轴电机做全闭环的位置跟随。

控制器的设计

控制系统的控制器采用FPGA+DSP的方案，图2为控制器的结构图，FLASH用于存储DSP程序，多余的空间可以用来存储配置程序或加工程序以及系统工艺参数和现场数据。NAND FLASH大规模板上存储，用于存储配置数据、加工数据等。控制器的核心是DSP和FPGA，DSP实现CPU功能，FPGA实现控制功能和I/O功能。

该控制器的加工文件可以通过RS-232下载，或通过U盘拷贝，接收主轴编码器反馈的信号以及从轴编码器反馈信号，输出的脉冲方向信号接伺服电机驱动器，I/O口接停机信号或开机信号等。2个串口，其中，串口A为PC机接口，采用松下伺服的数据传输协议通讯。串口B为人机界面接口，采用标准的Modbus协议通讯。

图2 控制器结构图