翠歐運(yùn)動(dòng)控制器MC206在軋輥磨床中的應(yīng)用

大型軋輥磨床廣泛應(yīng)用于冶金、鋁加工、造紙、塑料等行業(yè)，可磨削圓柱形平輥，中高(凹)曲線磨削和任意曲線，錐面磨削。通過(guò)英國(guó)翠歐運(yùn)動(dòng)控制器MC206，控制三個(gè)伺服軸，即砂輪架X軸、中高機(jī)構(gòu)U軸、拖板Z軸。能夠?qū)崿F(xiàn)任意曲線的運(yùn)動(dòng)控制，很方便地控制軋輥磨床的磨削曲線。通過(guò)日本三菱觸摸屏，設(shè)置和顯示相關(guān)的圖形和參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)對(duì)話。通過(guò)日本歐姆龍PLC，控制機(jī)床所有的邏輯動(dòng)作。由于采用了世界一流的軋輥磨床制造技術(shù)，產(chǎn)品性能和加工精度均達(dá)到了世界先進(jìn)水平。

一. 硬件連接

圖一：以MC206為控制核心的控制系統(tǒng)布線圖

圖一中左下端是翠歐公司的MC206(帶綠色端子)、它是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心。上端的歐姆龍PLC實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的I/O控制、右下端的安川伺服驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)是系統(tǒng)地執(zhí)行元件。MC206單元本身有16個(gè)輸入輸出點(diǎn)，我們用了9個(gè)輸入信號(hào)分別連接三個(gè)軸的參考點(diǎn)信號(hào)和限位信號(hào)。MC206通過(guò)串口B和歐姆龍C200HE的RS232接口連接進(jìn)行通訊，這樣PLC的輸入信號(hào)和觸摸屏的控制信號(hào)可以直接與MC206進(jìn)行連接。

MC206有四路模擬量輸出信號(hào)，我們用了其中的三路與安川伺服單元相連，控制其三個(gè)伺服電機(jī)，硬件連接如圖一所示。我們選用了ε－II系列SGDM型的伺服單元和SGMGH型伺服電機(jī)，伺服電機(jī)的控制方式為速度控制方式。MC206的第3號(hào)連接端子中V－是輸出信號(hào)的公共端，V－和V0的信號(hào)輸出到軸0，即X軸的伺服單元；同樣V―和V1輸出到軸1，即U軸的伺服單元；V―和V2輸出到軸2，即Z軸的伺服單元。MC206中對(duì)應(yīng)軸的編碼器反饋接口分別與三個(gè)伺服的PG分頻輸出相連，這樣由MC206實(shí)現(xiàn)了對(duì)三個(gè)伺服軸位置環(huán)路的閉環(huán)控制。

二. 軟件編程

要編的程序主要包括：軸參數(shù)設(shè)置、通訊程序、手動(dòng)方式程序、回參考點(diǎn)設(shè)置、自動(dòng)方式程序、曲線插補(bǔ)程序。

軸參數(shù)設(shè)置的內(nèi)容主要有：軸的類(lèi)型、軸的反饋極性、比例增益、加速度、減速度、硬限位開(kāi)關(guān)、回參考點(diǎn)開(kāi)關(guān)、軟限位等。

將MC206的串行端口1設(shè)置為HOSTLINK的主站協(xié)議，可以用HLM_READ(……)指令來(lái)讀取OMRON的PLC內(nèi)部數(shù)據(jù)，用HLM_WRITE(……)指令來(lái)改寫(xiě)其PLC內(nèi)部的數(shù)據(jù)，以供觸摸屏顯示。

在多數(shù)軋鋼廠，要求軋輥表面為一正弦曲線。如軋輥長(zhǎng)度為變量VR(2)，中高量為變量VR(1)，以下簡(jiǎn)單的編程就能滿(mǎn)足正弦曲線的磨削：

主軸運(yùn)動(dòng)程序如下：

BASE(0,1) ‘基準(zhǔn)軸為零軸和一軸

RUN "CAM", 6 ‘按優(yōu)先級(jí)6，運(yùn)行電子凸輪程序

REPEAT ‘重復(fù)循環(huán)開(kāi)始

DEFPOS(0,0) ‘定義雙軸原點(diǎn)

SRAMP AXIS(1)=5 ‘設(shè)定平滑固定加減速過(guò)程

MOVE(2) AXIS(1) ‘正方向轉(zhuǎn)兩個(gè)單位

WAIT IDLE AXIS(1) ‘直到該軸運(yùn)動(dòng)停止

WA(200) ‘等待200毫秒

MOVE(-2) AXIS(1) ‘反方向轉(zhuǎn)兩個(gè)單位

WAIT IDLE AXIS(1) ‘直到該軸運(yùn)動(dòng)停止

WA(200) ‘等待200毫秒

UNTIL FALSE ‘沒(méi)有錯(cuò)循環(huán)就不停止

下面這段程序就是計(jì)算并執(zhí)行電子凸輪功能(砂輪軸)

FOR i =0 to 7200

TABLE(i, SIN(i＊PI/7200)) ‘此循環(huán)做數(shù)組表

NEXT i

REPEAT

CAMBOX(0,7200,VR(1),VR(2),1) ‘0軸跟隨1軸做正旋曲線運(yùn)動(dòng)

UNTIL FALSE

以上公式實(shí)現(xiàn)的曲線如下圖所示：

圖二：兩軸運(yùn)動(dòng)軌跡圖

圖中藍(lán)線表示主軸的速度軌跡，紅線表示砂輪軸的位置運(yùn)動(dòng)軌跡。

以下是我們?cè)诳蛻?hù)使用現(xiàn)場(chǎng)拍攝的一張軋輥磨床實(shí)物圖片。圖中左方的金屬輥?zhàn)泳褪且荒ハ鞯墓ぜ＞o挨著該輥?zhàn)拥木褪巧拜啞Ｕ麄€(gè)機(jī)器操作可以通過(guò)儀表盤(pán)上的按鈕和人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)。

圖三：大型軋輥磨床工作現(xiàn)場(chǎng)

三. 結(jié)論

采用以上方案，我們已經(jīng)先后生產(chǎn)了5臺(tái)軋輥磨床，第一臺(tái)使用至今已有近兩年的時(shí)間，根據(jù)用戶(hù)的實(shí)際使用情況，機(jī)床的性能非常穩(wěn)定。實(shí)踐證明：翠歐運(yùn)動(dòng)控制器MC206在軋輥磨床中不失為一種既經(jīng)濟(jì)又有效的控制系統(tǒng)。