英威騰DA200伺服在追鋸的應(yīng)用
文:深圳市英威騰電氣股份有限公司2017年第6期
1、追鋸簡介
關(guān)于電子凸輪以前提過飛剪,追鋸也是電子凸輪的一種體現(xiàn),他們最大的不同就是,飛剪始終往一個方向,而追鋸是往返運(yùn)動。在目前的工業(yè)生產(chǎn)中,各種材料的定長裁剪是整個過程中非常重要的步驟,隨著自動化技術(shù)不斷的提高,運(yùn)動控制系統(tǒng)的愈加成熟,定長裁切設(shè)備從傳統(tǒng)的停鋸,逐漸發(fā)展到追鋸,大大提高了工作效率,同時由于追鋸的同步切割性能,相對而言也可以減少電機(jī)功率,在成本上也可以有一個比較好的控制。
追鋸特點(diǎn):送料軸保持勻速單向送料,“刀架”伺服電機(jī)在切割臺上做往復(fù)運(yùn)動,在同步區(qū)域內(nèi)與送料軸速度達(dá)到同步,同時完成切割動作,然后反向回到原點(diǎn),再次追蹤同步切割,切割方式可以為氣動控制,也可以為電鋸控制,因而又作追鋸之說。
2、實(shí)例
3.追鋸運(yùn)行圖
過程詳解
A.待機(jī)狀態(tài):在一個循環(huán)開始時,若送料長度尚未達(dá)到指定裁切長度,即屬于待機(jī)狀態(tài)。伺服隨時偵測輸入材料的長度及實(shí)時速度,采取前置量偵測法,若長度到達(dá)前置量,則伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)入追速狀態(tài)。
B.追速狀態(tài):送料持續(xù)進(jìn)行,伺服在偵測輸入材料長度和速度的同時,并指揮伺服電機(jī)依照S曲線加速至與進(jìn)料速度同步。在進(jìn)入同步速度的瞬間,鋸臺與材料的動態(tài)相對位置已經(jīng)整定完成,接著進(jìn)入同步區(qū)。
C.同步狀態(tài):一旦進(jìn)入同步狀態(tài),驅(qū)動器立刻送出同步信號給外圍負(fù)責(zé)剪切或者鋸的機(jī)構(gòu),要求執(zhí)行切斷動 作。同時伺服依然持續(xù)偵測進(jìn)料長度以及速度,隨時保持鋸臺與材料之間的動態(tài)相對位置永遠(yuǎn)不變,如此才 能確保裁切斷面的平整,當(dāng)裁切完成之后,裁切裝置退出并發(fā)出裁切完成信號,伺服收到此信號后則不再持 續(xù)維持同步,立刻進(jìn)入減速狀態(tài)。
D.減速狀態(tài):驅(qū)動器指揮伺服電機(jī)立即從同步區(qū)提前進(jìn)入減速區(qū)依照S曲線減速至0,同時仍然持續(xù)偵測并累計(jì)進(jìn)料長度,并立即進(jìn)入回程狀態(tài)。
E.回程狀態(tài):回程過程中,驅(qū)動器持續(xù)監(jiān)測第二編碼器反饋的進(jìn)料長度,回程完成后系統(tǒng)自動進(jìn)入待機(jī)狀態(tài),等待下一次循環(huán)的開始。
4應(yīng)用方案介紹
A.物料被變頻器運(yùn)送,外圍編碼器進(jìn)行計(jì)數(shù)。
B.到達(dá)前置量后,跟隨伺服啟動帶動滑塊沿著導(dǎo)軌與物料方向一致運(yùn)行,到達(dá)設(shè)定長度滑塊與物料相對靜止時鋸片伺服啟動開始,通過同步帶拖動切刀,進(jìn)行裁切動作,裁切到遠(yuǎn)端,裁切伺服停。
C.跟隨伺服在裁切完之后速度降低至0。
D.跟隨伺服反方向返回到起始位置等待下一個周期。
E.傳統(tǒng)方式是追隨過程只是在PLC內(nèi)容完成,程序量特別大,程序復(fù)雜,而且PLC的掃描速度較伺服要慢的多,PLC控制伺服利用的也是脈沖形式,焊線麻煩,脈沖容易丟失,如果追鋸全部由伺服完成將故障率會降的很低,控制精度也會提高。
硬件配置
追隨伺服:英威騰DA200系列5.5kW
切鋸伺服:英威騰DA200系列11kW
PLC:英威騰PLC
外置編碼器:德國SICK西克4096線編碼器
觸摸屏:英威騰7寸屏
電動缸:螺距為10mm的上海某品牌
5伺服調(diào)試及參數(shù)設(shè)置
485通訊接線
硬件第二編碼器接線
CN1控制線
A.DI1(伺服使能)
B.DI3(報(bào)警清除)
C.DI7(模式切換)
D.DI8(原點(diǎn))
E.DO1(同步信號)
F.DO2(故障報(bào)警)
G.COM+COM-
P0.20=追鋸模式P7.00=固定位置追鋸P7.20=40
P0.34=150P7.01=第二編碼器P7.21=40
P1.01=90P7.02=10P7.23=80
P3.07=17P7.06=10P7.27=參數(shù)計(jì)算
P3.10=20P7.07=1000P7.29=同步速度補(bǔ)償
P5.10=3P7.08=16384P7.30=切割次數(shù)
P5.11=1P7.09=1200(切割長度)
P5.16=回原點(diǎn)到后到指定目標(biāo)位置P7.10=340
P5.17=100P7.17=270
P5.18=30P7.18=100
P5.19=0P7.19=1800涉及到凸輪曲線的需要計(jì)算生效起作用。
6.注意事項(xiàng)
a.編碼器分頻問題:現(xiàn)場編碼器注明為4096線,需4倍頻計(jì)算后輸入?yún)?shù)
b.計(jì)長編碼器周長:為外圍第二編碼器滾輪周長
c.第二編碼器類型:外圍計(jì)數(shù)第二編碼器信號支持差分以及集電極信號
d.點(diǎn)動裁切問題:支持點(diǎn)動裁切功能,將P7.30設(shè)置為-1,然后再復(fù)位為0,伺服會執(zhí)行一個周期的裁切動作。
e.同步信號需注意:同步輸出信號增加一個延時再觸發(fā)裁切動作,因?yàn)閯傔M(jìn)入同步區(qū),速度會有波動。
7.方案總結(jié)
a.同樣的應(yīng)用環(huán)境,分別使用PLC和英威騰伺服DA200對比,明顯發(fā)現(xiàn):PLC控制追鋸,切割誤差在10mm以內(nèi);使用英威騰伺服DA200,切割精度能控制在2mm以內(nèi)??梢姡珼A200內(nèi)置的高速運(yùn)算性能和伺服系統(tǒng)的快速響應(yīng)特性可輕松實(shí)現(xiàn)追鋸功能,DA200在運(yùn)動精度、輸出柔性、速度和加速度控制優(yōu)勢十分明顯。
b.追鋸適用于:化妝品或者牙膏軟管押出機(jī)后段的離心刀定長裁切機(jī)、高頻焊管生產(chǎn)線后段的定長鋸切機(jī)、斜紋螺旋紙管生產(chǎn)線后段的定長裁切機(jī)、PVC管或者異形材擠出機(jī)生產(chǎn)線后段的定長鋸切機(jī)、鋼板定長橫切機(jī)、填裝注裝機(jī)以及需要隨著工件移動的專用加工設(shè)備。
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