技術(shù)頻道

      臺達(dá)機(jī)電產(chǎn)品在雙伺服自動切臺上的應(yīng)用

      自動切臺的主要用途是用來定長切割透明膠帶、不干膠帶、塑料膜、紙卷等材料,將整卷寬幅的材料通過設(shè)定的寬度分切成小卷。例如常用的透明膠,就是通過該設(shè)備切割而成。切割的寬度可以在人機(jī)界面上進(jìn)行設(shè)定。在人機(jī)界面上可以建立多種工作模式,每種模式包含:設(shè)定寬度、切割刀數(shù)兩個參數(shù)。例如如果客戶選擇模式1,則運行后系統(tǒng)自動按照模式1設(shè)定的寬度進(jìn)行切割,切割的刀數(shù)達(dá)到設(shè)定的刀數(shù)后,自動停機(jī)。如果選擇模式10,則啟動后,系統(tǒng)將模式10所設(shè)定的刀數(shù)切割完畢后,自動停機(jī)。雙伺服與單伺服的區(qū)別就在于,單伺服控制切臺的移動是通過伺服帶動,進(jìn)刀和退刀依靠油壓系統(tǒng)控制。雙伺服不僅切臺的移動使用伺服而且進(jìn)刀和退刀也使用伺服。進(jìn)刀的長度能夠在人機(jī)上進(jìn)行設(shè)定,提高了切割的精度。

      自動切臺分為單管和雙管兩種。這兩種設(shè)備上海機(jī)電都已經(jīng)有了成功的案例,而且已經(jīng)在客戶處穩(wěn)定使用,配套機(jī)械廠商也已經(jīng)在正常的使用臺達(dá)的產(chǎn)品。因為該行業(yè)的競爭日漸激烈,為了能進(jìn)一步提高設(shè)備的檔次并且滿足更高的精度要求,我們?yōu)榭蛻籼峁┝穗p伺服自動切臺的控制方案,通過兩天的開發(fā)及調(diào)試,將設(shè)備開發(fā)成功。近一步鞏固了客戶使用臺達(dá)產(chǎn)品的信心。同時臺達(dá)伺服的性能也得到了客戶的認(rèn)可。

      2 電控系統(tǒng)設(shè)計

      2.1 系統(tǒng)組成

      系統(tǒng)組成參見系統(tǒng)框圖(圖1)。

      1 系統(tǒng)框圖

      2.2 基于臺達(dá)技術(shù)平臺的電控系統(tǒng)硬件配置

      名稱

      型號

      數(shù)量

      制造商

      觸摸屏

      DOP-A57CSTD

      1

      臺達(dá)

      PLC

      DVP-32EH00T

      1

      臺達(dá)

      PLC

      DVP-08HN00T

      1

      臺達(dá)

      變頻器

      VFD-037B43A

      1

      臺達(dá)

      變頻器

      VFD-022B43A

      1

      臺達(dá)

      AC伺服馬達(dá)控制器

      ASDA-A0721L

      2

      臺達(dá)

      接近開關(guān)

      ——

      8

      國產(chǎn)

      開關(guān)電源

      DC24V

      1

      臺灣明緯

      3 雙伺服自動切臺的控制系統(tǒng)設(shè)計

      3.1 工藝主體分析

         雙伺服自動切臺由兩臺變頻器驅(qū)動。一臺驅(qū)動主軸馬達(dá);另外一臺驅(qū)動圓刀(切刀)。兩臺伺服同軸與絲桿相連,一臺控制切臺的定位,即定長。另外一臺控制進(jìn)刀和退刀。變頻器通過RS485通訊的方式控制,給定主軸和圓刀的轉(zhuǎn)速。伺服用Pt模式定位。根據(jù)客戶的要求為其提供了單段和連續(xù)兩種控制方式和10種操作模式。如果有特殊需要,可以將操作模式擴(kuò)展到幾十種模式。每種操作模式包含:寬度設(shè)定、刀數(shù)設(shè)定兩個參數(shù)。

      3.2 工藝控制設(shè)計

         客戶根據(jù)生產(chǎn)的要求,將需要生產(chǎn)的膠帶的寬度和該寬度需要切割的刀數(shù)在參數(shù)表中預(yù)先設(shè)定好,這兩個參數(shù)關(guān)聯(lián)PLC中的掉電保持寄存器。如果操作人員選擇單段控制方式,在人機(jī)上輸入模式號后,系統(tǒng)自動把對應(yīng)該模式的參數(shù)(寬度和刀數(shù))調(diào)用出來。啟動后,切臺通過伺服開始定長橫向移動,當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定的寬度后,切臺橫向移動停止,通過另外一臺伺服控制切臺縱向移動。當(dāng)切臺移動至前限位處,定時開始,保證將膠帶完全切斷,定時時間一到,自動退回至后限位開關(guān)處停止。如果該模式設(shè)定的刀數(shù)不為零,則重復(fù)以上動作,直到切割的次數(shù)等于該模式設(shè)定的刀數(shù)后,自動停止。如果該模式設(shè)定的刀數(shù)為零則系統(tǒng)不動作。而如果操作人員選擇連續(xù)控制方式,在人機(jī)上輸入模式號,則啟動后系統(tǒng)自動按照模式1設(shè)定的寬度和刀數(shù)切割,當(dāng)模式1切割完畢后,自動按照下一模式設(shè)定的寬度和刀數(shù)切割,如果該模式的設(shè)定刀數(shù)為零,則系統(tǒng)自動跳過該模式,執(zhí)行下一模式,直到將設(shè)定的模式全部切完后自動停機(jī)。例如:在連續(xù)模式下:選擇模式10,啟動后系統(tǒng)按照模式1設(shè)定的參數(shù)切割,模式1切割完畢,如果模式2中設(shè)定的刀數(shù)不為零,則按照模式2設(shè)定的寬度和刀數(shù)自動切割;如果模式2中設(shè)定的刀數(shù)為零,則系統(tǒng)自動跳過模式2,按照模式3中設(shè)定的參數(shù)切割。以此類推,直到將模式10設(shè)定的寬度和刀數(shù)切割完畢后,系統(tǒng)自動停機(jī)。切臺橫向移動的速度可以在人機(jī)上進(jìn)行設(shè)定,橫向移動的速度分為兩段速:移動的初速、正常運行速度。兩段速度的切換通過定時完成。兩段速切換的時間在人機(jī)上進(jìn)行設(shè)定。系統(tǒng)在正常生產(chǎn)前要進(jìn)行對刀,以保證圓刀能夠?qū)⑺枰懈畹牟牧锨袛啵瑫r要求快速地進(jìn)刀/退刀,當(dāng)圓刀即將與材料接觸時,圓刀滿速切割。切割完畢,快速退刀。在這一要求下,我為客戶設(shè)計了非常人性化的操作。啟動前,在人機(jī)上設(shè)定好進(jìn)刀速度、切割速度,然后手動進(jìn)刀。手動進(jìn)刀開始時進(jìn)刀速度較快,送開手動進(jìn)刀,圓刀快速退回。此時,系統(tǒng)自動記憶手動進(jìn)刀運行的時間,并且將該段時間在人機(jī)上顯示。當(dāng)系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)時,每次切割,圓刀都以設(shè)定的進(jìn)刀速度快速接近被切割的材料,運行對刀前自動記憶的時間,時間一到遍以設(shè)定的切割速度進(jìn)行慢速切割。操作簡潔便利,更加人性化。

      3.3 工藝控制流程

         系統(tǒng)控制流程的順序如下所述:首先夾頭動作,夾頭動作前,搖臂氣缸首先要向上動作,上到限位后,夾頭和頂針動作,將主軸頂緊并且夾住。然后主軸和圓刀才能啟動進(jìn)行切割。在自動運行過程中如果按全部停止,則主軸和圓刀停止運轉(zhuǎn),然后頂針退回,夾頭送開,頂針退到位后,搖臂氣缸向下,下到限位后停止。在連續(xù)運行完畢后,系統(tǒng)自動停止,并且自動將頂針退回,夾頭松開。搖臂氣缸向下到位。然后當(dāng)重新?lián)Q卷后,如果啟動夾頭,則切臺自動復(fù)位到原點,并且搖臂向上到位,頂針頂?shù)轿唬瑠A頭夾緊主軸,便于整卷膠帶切割完畢后,進(jìn)行換卷時,方便使用人員的操作。  
      3.4 自動記憶功能

         在整個自動切卷的過程中,如果出現(xiàn)任何故障或者操作人員手動停車,則系統(tǒng)記錄當(dāng)前執(zhí)行到的模式號和已經(jīng)完成了幾次切割,如果故障處理完畢后再次啟動,則按照停車前的模式繼續(xù)切割。以上所述的是自動切割狀態(tài)。

      3.5 自動對刀功能

         在手動狀態(tài)下,為客戶提供了自動對刀的功能。即在出現(xiàn)故障或前一次切割質(zhì)量不高時,在停機(jī)的狀態(tài)下,可以通過人機(jī)或操作面板上,按間接歸位或間接前進(jìn)按鈕,切臺自動以當(dāng)前模式設(shè)定的寬度向后或向前移動一個寬度,達(dá)到自動對刀的功能。同時也提供手動對刀的功能。

      3.6 關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計

      1
      模式參數(shù)的設(shè)定及調(diào)用

         利用PLC中連續(xù)的掉電保持區(qū)的數(shù)據(jù)記憶所有的模式參數(shù)(寬度設(shè)定、刀數(shù)設(shè)定),且在PLC中對應(yīng)的地址都是雙字。假如模式1中寬度設(shè)定對應(yīng)PLC中的D500,則刀數(shù)設(shè)定對應(yīng)PLC中的D502,則模式2中兩個參數(shù)在PLC中對應(yīng)的地址為D504D506。所以可以利用變址來尋址。模式號的輸入對應(yīng)D570,則通過以下程, 序即可實現(xiàn)參數(shù)的調(diào)用之功能。

      SUB D570 K1 D90
      MUL D90 K4 D92
      MOV D92 F2
      ADD D92 K2 D160
      MOV D160 F1
      DMOV D500F2 D192 //
      設(shè)定寬度
      MOV D500F1 D190 //
      設(shè)定刀數(shù)

      2
      長度計算

         絲桿的導(dǎo)程10mm,電子齒輪比為2,伺服每10000脈沖/圈,伺服與絲桿同軸連接。寬度設(shè)定2位小數(shù)。因此可以推出設(shè)定的寬度與所需發(fā)送脈沖之間的關(guān)系如下:
         所需脈沖=10000*設(shè)定寬度/100*電子齒輪比*導(dǎo)程=設(shè)定寬度*5

      3
      模式轉(zhuǎn)換

         當(dāng)前已切割刀數(shù)以退刀到位為基準(zhǔn),每次加一。當(dāng)已切割刀數(shù)與設(shè)定刀數(shù)相等時, 將模式自動加一。從而將運行參數(shù)自動轉(zhuǎn)換成下一模式設(shè)定的參數(shù)。

      4
      通訊

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