技术领域
[0001] 本
发明属于自动控制技术领域，具体涉及一种制袋机放料同步的控制系统及方法，计算机可读存储介质。
背景技术
[0002] 制袋机是制作各种塑料
包装袋或其他材料包装袋的机器，其加工范围为各种大小厚薄规格不同的塑料或其他材料的包装袋，一般来说以塑料包装袋为主要产品。制袋机属于塑料机械设备的一种，其应用关系到食品、化工、医药等众多国计民生的重大产业。目前，制袋机中所使用的材料呈圆
辊筒状，摆放在料辊上，由磁粉
电机控制料带上的张
力，材料经放料电机、摆辊或帘子、中间
支撑架构，再到拉料电机或
牵引电机，最后由主机带动切刀完成切断。通过调节主机的速度，可以控制整个机器每分钟的加工次数；拉料电机用来对材料进行定长送料以及寻标功能；摆辊或帘子是用来在机械上控制材料在切断之前的
张力，确保材料的拉伸形变不发生突变；放料电机用来控制放料的速度，确保不同料长、不同加工速度下，拉料与放料的速度保持同步；放料磁粉电机用来控制放料时材料表面的张力，由张力控制仪完成。
[0003] 目前，需要在设备上安装有手动旋钮调速器，用于手动给定转速指令。设备正常运行时，由人工根据摆棍或帘子的运行效果，通过旋钮调速器手动调节放料电机的转速，使得放料电机基本匀速运行，达到放料与拉料同步运行的效果。其次，当调节机构为摆棍时，设备本体安装有电位器，用于检测摆棍的上下限
位置，电位器的输出作为制袋机
控制器调节的基准输入，制袋机控制器经过内部调节
算法的计算之后，
输出电压或
频率值，控制
变频器运行。当调节机构为帘子时，在适当位置安装光电
传感器，用于检测帘子的上下位置。这种方案基本做到了机器变长或变速时放料能够自动跟随变速，人工只需手动微调。
[0004] 但是，制袋机控制器内部调节算法不够精确，自适应性能不够稳定，高速情况下给定到变频器的频率指令容易发生较大
波动，造成放料电机的转速波动范围较大，材料拉伸形变不一致，影响了成品的
精度，进一步地，限制设备整机的速度拉料电机由
伺服电机或步进电机带动。其次，放料电机由变频电机带动，或直流调速器带动直流电机。由于拉料电机的速度快、加减速时间短、启停频繁(每加工一个成品都会启停一次)，而放料电机的加减速时间长、响应慢，无法完全做到与拉料电机同步启停。因此，只有找到一种完全自动的放料控制方法，做到放料与拉料同步运行，且放料速度基本匀速运行，才能保证材料的拉伸形变不突变，确保成品的精度，符合设备一体化控制的趋势。
发明内容
[0005] 本发明旨在至少解决
现有技术中存在的技术问题之一，提供一种制袋机放料同步控制方法、一种制袋机放料同步控制系统以及一种计算机可读存储介质。
[0006] 本发明的第一方面，提供一种制袋机放料同步控制方法，包括：
[0007] 预先设定制袋长度和制袋速度；
[0008] 根据预先设定算法，计算与所述预设制袋长度和所述制袋速度相匹配的放料电机的基准输出电压；
[0009] 检测经由所述放料电机驱动的调节机构的摆动位置；
[0010] 根据所述摆动位置，计算出所述放料电机的补偿电压，以对所述基准输出电压进行补偿，以调节所述放料电机的转速。
[0011] 可选的，所述根据预先设定算法，计算与所述预设拉料的制袋长度和所述制袋速度相匹配的放料电机的基准输出电压，包括：
[0012] 根据预先设定的非线性函数关系算法，计算与所述预设制袋长度和所述制袋速度相匹配的放料电机基准输出电压，具体算法关系式如下：
[0013]
[0014] 式中：y为放料电机基准输出电压；
[0015] V为设备每分钟制袋速度；
[0016] L为制袋长度；
[0017] N为放料电机的额定转速；
[0018] S为放料胶辊经过减速机构换算之后的周长；
[0019] A、B、C均为常量。
[0020] 可选的，所述检测经由所述放料电机驱动的调节机构的摆动位置，包括：
[0021] 利用同轴限位器检测经由所述放料电机驱动的摆辊的摆动位置。
[0022] 可选的，所述检测经由放料电机驱动的调节机构的摆动位置，包括：
[0023] 利用上下限位
开关检测经由所述放料电机驱动的帘子的上下摆动位置。
[0024] 可选的，所述根据所述摆动位置，计算出所述放料电机的补偿电压，以对所述基准输出电压进补偿，以调节所述放料电机的转速，包括：
[0025] 在每一个制袋周期内，检测出检测所述摆动位置的最大值，并将所述摆动位置的最大值与预设的放料位置做差值；
[0026] 判断当前制袋周期所对应的差值是否在
门限范围内，若否，则根据所述差值计算出所述放料电机的补偿电压，以对所述基准输出电压进行补偿，以调节所述放料电机的转速。
[0027] 可选的，根据所述差值计算出所述放料电机的补偿电压，以对所述基准输出电压进行补偿，以调节所述放料电机的转速，包括：
[0028] 将所述差值输入到PI调节器；
[0029] 所述PI调节器根据所述差值和预设的目标值，计算出所述补偿电压，并将所述补偿电压与所述基准输出电压相加，获得补偿后基准输出电压；
[0030] 对所述补偿后基准输出电压进行
数模转换处理和/或放大处理；
[0031] 根据处理过后的补偿后基准输出电压，调节所述放料电机的转速。
[0032] 可选的，所述根据处理过后的补偿后基准输出电压，调节所述放料电机的转速之后，还包括：
[0033] 关闭所述PI调节器，并维持当前制袋周期的补偿后基准输出电压，开始下一制袋周期的摆动位置检测过程。
[0034] 可选的，响应于所述当前制袋周期所对应的差值在门限范围内，则开始下一制袋周期的摆动位置检测过程。
[0035] 本发明的第二方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有
计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时能实现根据上述的制袋机放料同步控制方法。
[0036] 本发明的第三方面，提供一种制袋机放料同步控制系统，包括：预设模
块，用于预先设定制袋长度和制袋速度；
[0037] 计算模块，用于根据预先设定算法，计算与所述预设制袋长度和所述制袋速度相匹配的放料电机的基准输出电压；
[0038] 检测模块，用于检测经由所述放料电机驱动的调节机构的摆动位置；
[0039] 补偿模块，用于根据所述摆动位置，计算出所述放料电机的补偿电压，以对所述基准输出电压进行补偿，以调节所述放料电机的转速。
[0040] 本发明的制袋机放料同步控制系统提出拉料速度和放料速度的非线性函数关系，作为放料电机的基本速度输入指令，通过同轴电位器或上下限位开关，检测调节机构的摆动位置，动态闭环地对放料基本速度自动进行微调，使得放料电机基本匀速运行，达到放料与拉料同步、稳定运行的效果。本发明的制袋机在运行过程中可以随时改变制袋长度和速度，放料速度能够实时
跟踪匹配，快速自我调整恢复到稳态运行，使得操作者只需设定制袋长度和速度，之后一键启停，缩短人工调试的时间，降低对使用者的专业技能要求，提升设备的自动化程度。并且，提高了
数据采集的精度和传感器检测的灵敏度，提升了设备的一体化，确保了设备变速和变长之后能快速稳定运行，提升了设备的可操控性，降低使用的难度。
附图说明
[0041] 图1为本发明
实施例中制袋机放料同步控制方法的
流程图；
[0042] 图2为本发明实施例中制袋机放料同步控制系统控制
框图；
[0043] 图3为本发明实施例中放料电机基准输出电压补偿流程图。
具体实施方式
[0044] 为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
[0045] 如图1和图2所示，本发明的第一方面，提供一种制袋机放料同步控制方法，包括以下步骤：
[0046] 步骤一、预先设定制袋长度和制袋速度。
[0047] 具体地，在本步骤中，制袋长度和制袋速度可以均由用户预先设定或基于程序设计预先设定，如图2所示，预先设定的制袋长度和制袋速度分别形成制袋长度
信号5和制袋速度信号6，该制袋长度信号5和制袋速度信号6可以通过外部
接触屏4以通讯的方式与设备
主控制器1进行数据交互。
[0048] 需要说明的是，本实施例中的设备主控制器1是由高速ARM+FPGA平台构成，包含
软件模块和
硬件电路，ARM负责信号和数据的采集、内部逻辑和控制算法、与外部
触摸屏4进行通讯，FPGA负责高速脉冲的分频、计数和发送，配合ARM完成相关运算和控制输出。该设备主控制器1中软件控制周期优化到1毫秒，提高了数据采集的精度和传感器检测的灵敏度，相应的，设备速度和精度也得到提升。
[0049] 步骤二、根据预先设定算法，计算与预设制袋长度和制袋速度相匹配的放料电机的基准输出电压。
[0050] 具体地，包括：根据预先设定的非线性函数关系算法，计算与预设制袋长度和制袋速度相匹配的放料电机基准输出电压，具体算法关系式如下：
[0051]
[0052] 式中：y为放料电机基准输出电压；
[0053] V为设备每分钟制袋速度，单位为个/分钟；
[0054] L为制袋长度，单位为毫米；
[0055] N为放料电机的额定转速，单位为转/分钟；
[0056] S为放料胶辊经过减速机构换算之后的周长，单位为毫米；
[0057] A、B、C均为常量。
[0058] 需要说明的是，以上公式中y为计算模块9的输出数据，即对应于放料速度，V与L的乘积相当于拉料速度，也就是说，拉料速度单位为毫米/分钟，另外，上述关系式中rpm和S为机械常量。
[0059] 本实施例中提出的拉料线速度和放料速度的非线性函数关系算法，放料电机的基准输出电压只跟制袋速度和长度有关系，如此可以精确计算放料电机的基准输出电压，并将其作为放料电机的基本速度的输入指令，以进一步保证当前制袋长度和制袋速度前提下，放料电机的速度基本与拉料电机速度相匹配。
[0060] 步骤三、检测经由放料电机驱动的调节机构的摆动位置。
[0061] 具体地，如图2所示，当设备中的调节机构为摆辊时，通过利用同轴限位器检测经由放料电机13驱动的摆辊的摆动位置。当设备中的调节机构为帘子时，可以利用上下限位开关检测经由放料电机13驱动的帘子的上下摆动位置。其中，同轴限位器与上下限位开关均属于外部电位器7，也就是说，利用外部电位器检测放料电机13在运行过程中驱动摆辊或帘子的实时位置。
[0062] 进一步地，由于机械尺寸误差和圆周率计算误差的必然存在，以及机械在长期运行过程中各部件磨损程度不一样带来的尺寸偏差，需要对放料电机基准输出电压进行补偿和动态修正，本实施例采用一种动态调节方法进行补偿修正。
[0063] 步骤四、根据摆动位置，计算出放料电机的补偿电压，以对基准输出电压进行补偿，以调节放料电机的转速。
[0064] 具体地，如图2和3所示，在每一个制袋周期内，通过补偿模块10对第一采集模块2与第二采集模块3的数据进行分析处理，其中，第一采集模块2负责采集外部电位器7的数据输出，外部电位器7用于检测放料电机13在运行过程中所带动摆杆的实时位置；第二采集模块3负责采集外部
光电传感器8的状态信息。
[0065] 更具体地，根据上述检测出的摆动位置进行排序，并得到摆动位置的最大值m，并将得到的摆动位置最大值m与预设的放料位置n做差值，即为k＝m-n，之后，判断当前制袋周期所对应的差值k＝m-n是否在门限范围内，响应于当前制袋周期所对应的差值在门限范围内，则开始下一制袋周期的摆动位置检测过程。若否，则将上述差值输入到补偿模块10，相应的，该补偿模块10根据差值和预设的目标值，计算出补偿电压，并将该补偿电压与基准输出电压相加输出以对基准输出电压进行补偿。
[0066] 进一步地，如图2和3所示，将上述
叠加后基准输出电压经过D/A转换模块11数模转换处理和/或放大，之后用来控制外部执行机构变频器12的指令输入，根据补偿后基准输出电压以调节放料电机13的转速。
[0067] 更进一步地，根据处理过后的叠加后基准输出电压，调节放料电机的转速之后还包括：关闭PI调节器，并维持当前制袋周期的补偿后基准输出电压，开始下一制袋周期的摆动位置检测过程，重复以上过程。
[0068] 本实施例中的上述动态调节方法实现了每个制袋周期内最终实现了实时、动态和闭环调节放料速度，使得放料电机基本匀速运行，达到了放料与拉料同步、稳定运行的效果，并且PI调节器最多只运算一次，极大地降低了处理器的负荷，尽可能地减少了对放料电机的打扰，有力地提升了设备运行的
稳定性。
[0069] 本发明的第二方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序。该计算机程序被处理器执行时能实现上述的制袋机放料同步控制方法。
[0070] 其中，计算机可读存储介质可是任何包含或存储程序的有形介质，其可以是电、磁、光、电磁、红外线、
半导体的系统、装置、设备，更具体的例子包括但不限于：具有一个或多个
导线的电连接、便携式计算机磁盘、
硬盘、光纤、随机
访问存储器(RAM)、
只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件，或它们任意合适的组合。
[0071] 其中，计算机可读存储介质也可包括在基带中或作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码，其具体的例子包括但不限于电磁信号、
光信号，或它们任意合适的组合。
[0072] 本发明第三方面，如图2所示，提供一种制袋机放料同步控制系统，该控制系统可以适用于前文记载的控制方法，控制方法的具体内容可以参考前文相关记载，在此不作赘述，控制系统包括：预设模块、计算模块9、检测模块、补偿模块10。
[0073] 预设模块，用于预先设定制袋长度和制袋速度；
[0074] 计算模块9，用于根据预先设定算法，计算与预设制袋长度和制袋速度相匹配的放料电机的基准输出电压；
[0075] 检测模块，用于检测经由放料电机驱动的调节机构的摆动位置；
[0076] 补偿模块10，用于根据摆动位置，计算出放料电机的补偿电压，以对基准输出电压进行补偿，以调节放料电机的转速。
[0077] 需要说明的是，如图2所示，本发明中的预设模块预先设定制袋长度和制袋速度以后，形成图2中的制袋长度信号5和制袋速度信号6。计算模块9，用于根据拉料线速度和放料速度的非线性函数关系，计算出与用户设定制袋长度和制袋速度基本匹配的基准输出电压。其次，检测模块相当于图2中的外部电位器7，当然，根据上述记载，外部电位器可能为同轴电位器或者上下限位开关，对于本领域技术人员来说，可以根据系统的调节结构选择不同的外部电位器。补偿模块10内部可以设置PI调节器，用于计算出补偿电压并将该补偿电压与基准输出电压相加，以对计算模块9的基准输出电压进行补偿，再经过D/A转换模块11数模转换处理和/或放大，之后用来控制外部执行机构变频器12的指令输入，以调节放料电机13的转速。
[0078] 本发明的制袋机放料同步控制系统提出拉料速度和放料速度的非线性函数关系，作为放料电机的基本速度输入指令，通过同轴电位器或上下限位开关，检测调节机构的摆动位置，动态闭环地对放料基本速度自动进行微调，使得放料电机基本匀速运行，达到放料与拉料同步、稳定运行的效果。本发明的制袋机在运行过程中可以随时改变制袋长度和速度，放料速度能够实时跟踪匹配，快速自我调整恢复到稳态运行，使得操作者只需设定制袋长度和速度，之后一键启停，缩短人工调试的时间，降低对使用者的专业技能要求，提升设备的自动化程度。并且，提高了数据采集的精度和传感器检测的灵敏度，提升了设备的一体化，确保了设备变速和变长之后能快速稳定运行，提升了设备的可操控性，降低使用的难度。
[0079] 可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
