A Deviation Auto——Rectifying System of Packaging M achine
Based on 89C5 Singlechip
JIANG Huan-xin
(Southern Yangtze University，Wuxi 2 14036，China)

Abstract：A Deviation Auto—Rectifying System based on 89C5 1 singlechip had been developped to solve the reetifing problems of pillow packaging machine．The working principle of pillow type packaging ma—chine was analyzed and system design was introduced．Step motor was used in the system to drive traverse seal mechanism directly，and exact positioning of the pillow type packaging machine was realized in high spe ed process of production．
Key words：89C51 singlechip；Step motor；Pillow type packaging machine；Rectify a deviation

枕式包裝機(jī)是裹包機(jī)械中應(yīng)用最廣泛、自動(dòng)化程度最高、系列品種最齊全的一類包裝機(jī)械，它能自動(dòng)完成制袋、封口、切斷、成品輸出等功能，要求定位準(zhǔn)確，包裝速度高，傳統(tǒng)枕式包裝機(jī)很難滿足生產(chǎn)要求。基于89C5 1單片機(jī)控制的包裝機(jī)自動(dòng)糾偏系統(tǒng)，改變了傳統(tǒng)控制的不足，它采用了單片機(jī)控制技術(shù)和步進(jìn)技術(shù)，減少了機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)，使枕式包裝機(jī)的自動(dòng)控制更具柔性和靈活性。

1 系統(tǒng)工作原理

包裝過(guò)程如下：包裝材料從卷筒引出，經(jīng)光電傳感器測(cè)色標(biāo)，再經(jīng)成形器、輸送輥和縱封輥制成筒袋，包裝物品充填到筒袋中，經(jīng)回轉(zhuǎn)輥封頭橫封和切斷排出成品。主電機(jī)M1為普通三相異步電機(jī)，經(jīng)無(wú)級(jí)變速器傳入輸送輥，經(jīng)中間機(jī)構(gòu)傳入縱封裝置。枕式包裝機(jī)的橫封體現(xiàn)包裝產(chǎn)品風(fēng)格的最關(guān)鍵部件，其運(yùn)動(dòng)也比較復(fù)雜，既要滿足袋長(zhǎng)的要求，又要滿足包裝工藝的要求，即封切點(diǎn)上橫、縱封的線速度保持一致，并要求切點(diǎn)的位置與色標(biāo)位置對(duì)正，而隨著包裝速度的提高。在高速運(yùn)動(dòng)中其精確度往往難以保證，一旦把單片機(jī)控制技術(shù)和步進(jìn)電機(jī)技術(shù)運(yùn)用于此，在靈活性和精確度上就會(huì)大大提高。由此可見(jiàn)，縱封機(jī)構(gòu)和橫封機(jī)構(gòu)是由不同的動(dòng)力源來(lái)傳動(dòng)，縱封機(jī)構(gòu)由主電機(jī)經(jīng)主軸來(lái)傳動(dòng)，其速度由無(wú)級(jí)變速器調(diào)節(jié)，而橫封機(jī)構(gòu)則通過(guò)步進(jìn)電機(jī)來(lái)傳動(dòng)。當(dāng)包裝速度確定后，縱封速度保持不變，根據(jù)袋長(zhǎng)(色標(biāo)間距)，由單片機(jī)確定橫封的速度，即由單片機(jī)發(fā)出脈沖信號(hào)來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)。另外，封切點(diǎn)的位置由與封切刀同步的雙凸輪控制的二個(gè)接近傳感器的信號(hào)確定，當(dāng)光電傳感器捕捉到色標(biāo)信號(hào)時(shí)，檢測(cè)并比較封切點(diǎn)位置信號(hào)，確定封切點(diǎn)位置是正常、滯后還是超前，從而修正步進(jìn)電轉(zhuǎn)速，使縱封輥的線速度與橫封輥的縫合速度以及切刀的切割速度保持同步，由于產(chǎn)生這種偏差是累積性的，所以必須每封切一次就對(duì)其修正一次，保證封切點(diǎn)和色標(biāo)對(duì)正。

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

圖3步進(jìn)電機(jī)的三種脈沖頻率
Fig．3Three kinds of pulse~equency of step mot

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
圖4為系統(tǒng)糾偏程序框圖。根據(jù)橫封頭的行程，計(jì)算出步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行所需的脈沖個(gè)數(shù)，單片機(jī)每發(fā)一個(gè)脈沖，電機(jī)就走一步，即最小轉(zhuǎn)0．9。機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中所受的最大力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，再根據(jù)包裝產(chǎn)品的生產(chǎn)率(即縱封速度)及步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性，設(shè)計(jì)出步進(jìn)電機(jī)的最佳升降速曲線，達(dá)到最優(yōu)控制。在糾偏過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)多次同向偏差，則需逐次提高或降低電機(jī)速率，以便盡快糾正偏差。

圖4 糾編程度框圖
Fig．4 Programme diagram of deviation rectifying

4 結(jié)語(yǔ)
本系統(tǒng)可用于包裝速度要求較高的包裝設(shè)備的自動(dòng)糾偏控制，由于選用混合式步進(jìn)電機(jī)，即使在阻力矩較大時(shí)，仍有較好的矩頻特性，另外，選用了先進(jìn)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、可靠。

參考文獻(xiàn)
[1] 余永權(quán)．ATMEL89系列單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社．2002
[2] 許林成．包裝機(jī)原理與設(shè)計(jì)[M]．上海：上海科學(xué)技術(shù)出版業(yè)，1988
[3] 姜曼，等．步進(jìn)電機(jī)在數(shù)控切紙機(jī)中的應(yīng)用[J]．包裝工程，1999，20(5)：35_37