翠歐運動控制器MC206在軋輥磨床中的應用

大型軋輥磨床廣泛應用于冶金、鋁加工、造紙、塑料等行業，可磨削圓柱形平輥，中高(凹)曲線磨削和任意曲線，錐面磨削。通過英國翠歐運動控制器MC206，控制三個伺服軸，即砂輪架X軸、中高機構U軸、拖板Z軸。能夠實現任意曲線的運動控制，很方便地控制軋輥磨床的磨削曲線。通過日本三菱觸摸屏，設置和顯示相關的圖形和參數，實現了人機對話。通過日本歐姆龍PLC，控制機床所有的邏輯動作。由于采用了世界一流的軋輥磨床制造技術，產品性能和加工精度均達到了世界先進水平。

一. 硬件連接

圖一：以MC206為控制核心的控制系統布線圖

圖一中左下端是翠歐公司的MC206(帶綠色端子)、它是整個系統的控制核心。上端的歐姆龍PLC實現簡單的I/O控制、右下端的安川伺服驅動器和電機是系統地執行元件。MC206單元本身有16個輸入輸出點，我們用了9個輸入信號分別連接三個軸的參考點信號和限位信號。MC206通過串口B和歐姆龍C200HE的RS232接口連接進行通訊，這樣PLC的輸入信號和觸摸屏的控制信號可以直接與MC206進行連接。

MC206有四路模擬量輸出信號，我們用了其中的三路與安川伺服單元相連，控制其三個伺服電機，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，伺服電機的控制方式為速度控制方式。MC206的第3號連接端子中V－是輸出信號的公共端，V－和V0的信號輸出到軸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中對應軸的編碼器反饋接口分別與三個伺服的PG分頻輸出相連，這樣由MC206實現了對三個伺服軸位置環路的閉環控制。

二. 軟件編程

要編的程序主要包括：軸參數設置、通訊程序、手動方式程序、回參考點設置、自動方式程序、曲線插補程序。

軸參數設置的內容主要有：軸的類型、軸的反饋極性、比例增益、加速度、減速度、硬限位開關、回參考點開關、軟限位等。

將MC206的串行端口1設置為HOSTLINK的主站協議，可以用HLM_READ(……)指令來讀取OMRON的PLC內部數據，用HLM_WRITE(……)指令來改寫其PLC內部的數據，以供觸摸屏顯示。

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

主軸運動程序如下：

BASE(0,1) ‘基準軸為零軸和一軸

RUN "CAM", 6 ‘按優先級6，運行電子凸輪程序

REPEAT ‘重復循環開始

DEFPOS(0,0) ‘定義雙軸原點

SRAMP AXIS(1)=5 ‘設定平滑固定加減速過程

MOVE(2) AXIS(1) ‘正方向轉兩個單位

WAIT IDLE AXIS(1) ‘直到該軸運動停止

WA(200) ‘等待200毫秒

MOVE(-2) AXIS(1) ‘反方向轉兩個單位

WAIT IDLE AXIS(1) ‘直到該軸運動停止

WA(200) ‘等待200毫秒

UNTIL FALSE ‘沒有錯循環就不停止

下面這段程序就是計算并執行電子凸輪功能(砂輪軸)

FOR i =0 to 7200

TABLE(i, SIN(i＊PI/7200)) ‘此循環做數組表

NEXT i

REPEAT

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

UNTIL FALSE

以上公式實現的曲線如下圖所示：

圖二：兩軸運動軌跡圖

圖中藍線表示主軸的速度軌跡，紅線表示砂輪軸的位置運動軌跡。

以下是我們在客戶使用現場拍攝的一張軋輥磨床實物圖片。圖中左方的金屬輥子就是要被磨削的工件。緊挨著該輥子的就是砂輪。整個機器操作可以通過儀表盤上的按鈕和人機界面實現。

圖三：大型軋輥磨床工作現場

三. 結論

采用以上方案，我們已經先后生產了5臺軋輥磨床，第一臺使用至今已有近兩年的時間，根據用戶的實際使用情況，機床的性能非常穩定。實踐證明：翠歐運動控制器MC206在軋輥磨床中不失為一種既經濟又有效的控制系統。