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摘 要：介绍了基于PLC的三伺服包装系统，以台达的伺服电机ASDA-AB作为控制对象，使用三菱的FX2N-64MT，通过扩展定位模块FX2N-1PG实现不同电机之间准确联动，同时也保证每台电机都能够按照设定的规律运动，从而使新型包装机获得了高速，高精度的工作特性，为企业带来了可观的效益。
关键词：伺服电机，伺服驱动器，PLC，定位模块
引 言
药品包装机械是近年来在我国新兴的行业，随着当今社会对能源节约和环境保护意识的提高，人们对高自动化，高效率的药品包装机械需求量越来越大。我国的药品包装行业刚刚起步，各大包装企业所使用的机型大多以机械传动为主，电气控制部分简单，自动化程度低，工作效率差，在工作的过程中普遍存在着包材浪费的现象。因此，对新型高效节能包装机的研发迫在眉睫。
1.总体设计
本设计是以锦州春光包装机有限公司的DXDK900A四边封条袋包装机为基础，通过添加一台伺服电机和两个三菱FX系列专用运动控制模块FX2N-1GP来取代原有的差速补偿机构，偏心轮机构和无级调速机构，通过定位模块FX2N-1GP实现了具有相同运动特点的工作辊的精确速度控制，通过原有PLC实现不同运动特点工作辊之间的精确位置控制，简化了机械机构，增加了运动精度，节约了生产成本，提高了生产效率。
整个系统首先由操作人员通过人机界面向PLC 发出运行指令，PLC接收指令后通过FROM和TO 指令从定位模块中选择合适的运动曲线来驱动伺服驱动器，伺服驱动器选用速度模式。伺服驱动器控制伺服电机由减速箱和简单的齿轮啮合驱动工作辊按设定的转速和角度转动，在整个转动过程中，系统通过伺服电机自带的编码盘构成速度闭环，将传感器获得的位置信号传给定位模块，定位模块经数模转换后与初始设定值比较，根据所得偏差量实时调整下一运行周期的脉冲频率与个数。
包装机在一个运动周期内不同工作辊的运动规律并不相同，纵封辊在完成纵向封合的同时还要起到拉膜的作用，因此。在本设计中选取纵封辊的转动速度作为其余工作辊的参考标准，定为v1。在此基础上，横封辊在一个转动周期内0-t5完成三次封合，为了严格保证封合袋长，要求横封辊在一个转动周期内做变速运动，在此要借助FX2N-1GP内含的双速定位操作，在0-t1内，横封辊处于加速阶段，速度由v3加速到v5，然后高速运行至t2，进入减速阶段，至t3减速与纵封辊相同的速度v1，在t4-t5时间段内完成封合后，继续减速运行至t5，完成一次封合。对于横封辊，为了避免剪切斜角的问题，要求横封电机在t2时开始加速，至t5点速度达到最高v2完成剪切。
2.硬件设计
新机型选用了三菱的FX2N-64MT型号作为控制核心，定位模块选用FX2N-1PG型号，驱动器选用台达的ASDA-AB型号及配套电机，由图3可以看出，PLC输入端子的10-13号分别于伺服驱动器的7、5、1、28号端口相连，使得驱动器能将伺服准备，零速度检出，目标速度和目标位置等信息反馈至定位模块，同时FX2N-64MT与FX2N-1PG通过标准的通讯接口相连以实现相互之间的通讯。FX2N-1PG与ASDA-AB之间通过双绞线的形式连接，把定位模块中的栅极驱动电压（5-24V）、电机前向脉冲和反向脉冲（方向）信号传输给伺服驱动器，伺服驱动器则向定位模块发送由编码盘发送的经差分后形成的零点信号为定位模块完成定位提供数据。
3.控制程序设计
新型包装机要能正常的工作，不仅需要合理的硬件连接，系统的程序控制也非常重要，本系统的程序设计主要控制机械实现以下几点功能：
3.1.FX2N-64MT与FX2N-1PG能够正常的通讯，FX2N-64MT可以将包装过程中需要的袋长和袋速等信息发送给FX2N-1PG，FX2N-1PG能够根据上位机传送的信息选择对应的伺服电机运动曲线。
3.2.FX2N-1PG发送的控制信号能被ASDA-AB准确执行，同时ASDA-AB反馈的信息能被FX2N-1PG及时的处理并向上位机准确的发送。
3.3.为了保证四台电机的运行同步性，控制程序中必须有速度链子程序，当纵封电机的转速变化时，后面电机的转速必须相应的变化。
由于各个工作辊的控制流程完全相同，现只以横封电机的运动控制流程图为例进行讲解，从图4可以看出整个横封系统靠伺服电机自带的编码盘提供速度信号构成速度闭环，反馈信息作为判断电机加减速的依据。由色标传感器提供位置信号构成位置闭环。反馈信息以模拟量的形式传送至定位模块，经数模转换后跟由PLC发给定位模块的初始值比较，为定位模块确定横封位置提供依据。
4.系统参数计算
包装袋的送进长度L取决于伺服放大器接收的脉冲数n，而送进速度v则取决于伺服放大器接收的脉冲频率f，设定：旋转编码器的分辩率：Pt=131072脉冲/ r，伺服放大器的电子齿轮比：CMX/CDV=56（电子齿轮比用来对伺服放大器接收脉冲串放大或缩小一定的倍数，从而改变发送给伺服电动机的脉冲串数量和频率）。
5.结 语
本文详细介绍了三伺服四边封包装机的设计过程，通过在三菱 PLC的基础上扩展定位模块，取代了现行包装机主轴箱内复杂的机械传动，实现了对伺服电机进行高速定位的要求，新机型投产使用后效率高，省材料，为企业带来了可观的经济效益。
参考文献：
[1]韩庆瑶， 刘崇伦， 李巧红， 孙凤霞. 基于 PLC 的数控定位系统研究[J]. 煤矿机械，2005， （8）： 117-119.
[2]常晓玲.电气控制系统与可编程控制器[M].北京：机械工业出版社， 2002.
[3]张万忠，周渊深.可编程控制器应用技术.北京：化学工业出版社，2001.12
[4]王建平， 靖新. 利用 PLC 脉冲输出和高速计数功能实现轴的精确定位控制[J].沈阳建筑大学学报， 2006， 22（1）： 168-172.
[5]ITSUBISHI.MELSERVO2J22A Specification and In2stallation Guide[R]， 2002.
关键词：伺服电机，伺服驱动器，PLC，定位模块
引 言
药品包装机械是近年来在我国新兴的行业，随着当今社会对能源节约和环境保护意识的提高，人们对高自动化，高效率的药品包装机械需求量越来越大。我国的药品包装行业刚刚起步，各大包装企业所使用的机型大多以机械传动为主，电气控制部分简单，自动化程度低，工作效率差，在工作的过程中普遍存在着包材浪费的现象。因此，对新型高效节能包装机的研发迫在眉睫。
1.总体设计
本设计是以锦州春光包装机有限公司的DXDK900A四边封条袋包装机为基础，通过添加一台伺服电机和两个三菱FX系列专用运动控制模块FX2N-1GP来取代原有的差速补偿机构，偏心轮机构和无级调速机构，通过定位模块FX2N-1GP实现了具有相同运动特点的工作辊的精确速度控制，通过原有PLC实现不同运动特点工作辊之间的精确位置控制，简化了机械机构，增加了运动精度，节约了生产成本，提高了生产效率。
整个系统首先由操作人员通过人机界面向PLC 发出运行指令，PLC接收指令后通过FROM和TO 指令从定位模块中选择合适的运动曲线来驱动伺服驱动器，伺服驱动器选用速度模式。伺服驱动器控制伺服电机由减速箱和简单的齿轮啮合驱动工作辊按设定的转速和角度转动，在整个转动过程中，系统通过伺服电机自带的编码盘构成速度闭环，将传感器获得的位置信号传给定位模块，定位模块经数模转换后与初始设定值比较，根据所得偏差量实时调整下一运行周期的脉冲频率与个数。
包装机在一个运动周期内不同工作辊的运动规律并不相同，纵封辊在完成纵向封合的同时还要起到拉膜的作用，因此。在本设计中选取纵封辊的转动速度作为其余工作辊的参考标准，定为v1。在此基础上，横封辊在一个转动周期内0-t5完成三次封合，为了严格保证封合袋长，要求横封辊在一个转动周期内做变速运动，在此要借助FX2N-1GP内含的双速定位操作，在0-t1内，横封辊处于加速阶段，速度由v3加速到v5，然后高速运行至t2，进入减速阶段，至t3减速与纵封辊相同的速度v1，在t4-t5时间段内完成封合后，继续减速运行至t5，完成一次封合。对于横封辊，为了避免剪切斜角的问题，要求横封电机在t2时开始加速，至t5点速度达到最高v2完成剪切。
2.硬件设计
新机型选用了三菱的FX2N-64MT型号作为控制核心，定位模块选用FX2N-1PG型号，驱动器选用台达的ASDA-AB型号及配套电机，由图3可以看出，PLC输入端子的10-13号分别于伺服驱动器的7、5、1、28号端口相连，使得驱动器能将伺服准备，零速度检出，目标速度和目标位置等信息反馈至定位模块，同时FX2N-64MT与FX2N-1PG通过标准的通讯接口相连以实现相互之间的通讯。FX2N-1PG与ASDA-AB之间通过双绞线的形式连接，把定位模块中的栅极驱动电压（5-24V）、电机前向脉冲和反向脉冲（方向）信号传输给伺服驱动器，伺服驱动器则向定位模块发送由编码盘发送的经差分后形成的零点信号为定位模块完成定位提供数据。
3.控制程序设计
新型包装机要能正常的工作，不仅需要合理的硬件连接，系统的程序控制也非常重要，本系统的程序设计主要控制机械实现以下几点功能：
3.1.FX2N-64MT与FX2N-1PG能够正常的通讯，FX2N-64MT可以将包装过程中需要的袋长和袋速等信息发送给FX2N-1PG，FX2N-1PG能够根据上位机传送的信息选择对应的伺服电机运动曲线。
3.2.FX2N-1PG发送的控制信号能被ASDA-AB准确执行，同时ASDA-AB反馈的信息能被FX2N-1PG及时的处理并向上位机准确的发送。
3.3.为了保证四台电机的运行同步性，控制程序中必须有速度链子程序，当纵封电机的转速变化时，后面电机的转速必须相应的变化。
由于各个工作辊的控制流程完全相同，现只以横封电机的运动控制流程图为例进行讲解，从图4可以看出整个横封系统靠伺服电机自带的编码盘提供速度信号构成速度闭环，反馈信息作为判断电机加减速的依据。由色标传感器提供位置信号构成位置闭环。反馈信息以模拟量的形式传送至定位模块，经数模转换后跟由PLC发给定位模块的初始值比较，为定位模块确定横封位置提供依据。
4.系统参数计算
包装袋的送进长度L取决于伺服放大器接收的脉冲数n，而送进速度v则取决于伺服放大器接收的脉冲频率f，设定：旋转编码器的分辩率：Pt=131072脉冲/ r，伺服放大器的电子齿轮比：CMX/CDV=56（电子齿轮比用来对伺服放大器接收脉冲串放大或缩小一定的倍数，从而改变发送给伺服电动机的脉冲串数量和频率）。
5.结 语
本文详细介绍了三伺服四边封包装机的设计过程，通过在三菱 PLC的基础上扩展定位模块，取代了现行包装机主轴箱内复杂的机械传动，实现了对伺服电机进行高速定位的要求，新机型投产使用后效率高，省材料，为企业带来了可观的经济效益。
参考文献：
[1]韩庆瑶， 刘崇伦， 李巧红， 孙凤霞. 基于 PLC 的数控定位系统研究[J]. 煤矿机械，2005， （8）： 117-119.
[2]常晓玲.电气控制系统与可编程控制器[M].北京：机械工业出版社， 2002.
[3]张万忠，周渊深.可编程控制器应用技术.北京：化学工业出版社，2001.12
[4]王建平， 靖新. 利用 PLC 脉冲输出和高速计数功能实现轴的精确定位控制[J].沈阳建筑大学学报， 2006， 22（1）： 168-172.
[5]ITSUBISHI.MELSERVO2J22A Specification and In2stallation Guide[R]， 2002.