台达20Pm在线缆切割机上的应用2_图文

1、台达运动控制器 20Pm 在线缆裁割机上的应用摘要:本文主要介绍台达 20PM 运动控制器在线缆裁切行业的数控裁割机中的应用, 线缆裁割机 以前都是利用传统的 PLC 通过中断的形式来完成裁割,跟随误差比较大,为了解决这个问 题, 利用台达 20PM 内置飞剪功能出色完成了各项需求, 实现输送和裁切速度同步, 并阐述 了设备的工作原理、工艺要求及飞剪功能的应用概要。关键字:台达 20PM 专用控制器 程序设计 凸轮功能 飞剪 动态 CAM 曲线,平滑加减速 一:概述高速裁线机是应用于线缆行业的定长裁切设备,在线缆行业,有很多客户需要把生产出 的线缆在高速送线的情况下按照一定长度定长切断, 以便

2、做各种接插件等。 由于目前的电缆 原材料价格不断上涨, 对裁线机的效率和精确度的要求不断提高。 过去, 普通的控制方式就 很难达到要求,比如在速度 200M/MIN情况下,误差基本在 5MM-10MM, 其控制方式是利用 PLC 的高速计数功能,采集编码器的频率信号及长度,在长度达到的情况下,产生中 断,发一脉冲信号, 这个脉冲的频率就是采集的编码器的频率,控制切刀伺服动作。由于每 次切刀动作总是在滞后动作,产生误差不可避免。本文叙述的方法是采用 20PM 自动生成飞 剪凸轮曲线控制,实际控制精度达到 1MM. 以内。二 高速裁线机结构和原理1实际机械结构及外形 如上图所示,左图为一测米轮,右

3、图为切刀,侧米轮后带一 2000线的编码器 ,2,电气控制原理 上图所示为电气控制原理, 图中分为送料单元和剪切单元, 送料单元通过 20PM 上的 DA 卡, 给变频器一 0-10v 的信号控制送料速度,剪切单元由 20PM ,根据 TP 设定的长度,以及编 码器反馈的物料的速度和位置,控制剪切伺服动作,对线缆进行定长裁切。 20pm 硬件具有 500K 的高速输入与输出脉冲,完全适应高速的响应与控制。三 电子凸轮旋切原理在旋切过程中, 最重要的是速度同步, 比如在切刀接触到物料时一定要与物料速度同步, 如果接触时切刀速度大于同步速度,出现对物料一个向前牵扯的力,会照成物料切面不平, 如果速

4、度低于物料速度,会出现堵料的现象。速度同步区的规划很重要, 一般同步区越大, 就越容易保证速度同步, 但设置较大的同 步区就会使加减速曲线更陡, 即主从轴间速度倍率增大, 特别是在裁切长度小于刀周长的情 况下更加严重,这使电机、机台、切刀的冲击都很大,而且容易导致伺服过流报警,设备无 法正常运行。 因此必须有适合的同步区和倍率设置才能保证设备最优化运行, 在 20PM 中设 置有倍率上限限制参数, 可按照设备机械参数设置上限倍率, 当超过上限时, 会自动调整同 步区与倍率参数,保证设备正常运行。由下图比较可以看出同步区与倍率的关系。 点划线部分表示速度的面积积分为位置需要 20PMDrive

5、HMITPModbus相等。 其次,对需要裁切的长度与切刀的周长也有很大关系。分述如下,在剪断长小于刀周长的情况下,在同步区(定义为切刀与材料接触的前后一段 ,切刀线速 度与物料同步,过了同步区以后,为了赶上下一次切断切刀加速。在剪断长大于 1倍刀周长并小于 2倍刀周长的情况下, 剪断动作完成后, 切刀减速, 根据长 度, 不一定减速到停, 然后再加速到同步进行下一次剪切。 做为特例在剪断长度等于刀周长 时切刀匀速运动在剪断长大于 2倍刀周长情况下(这也是最常见的一种情况 ,在一个周期中,刀刃在剪断 同步完成后,减速到停止,等待一定长度过去后,启动下次裁切。其对应的主从轴电子速度曲线分别如下图

6、需要对这个图加以说明的是这是主从轴的速度关系图, 在实际程序中, 实际的电子凸轮关系 完全应是主从轴位置对位置一一对应关系。 通过速度关系生成电子凸轮, 是 20PM 一项很实 用的功能,这项功能可通过填表手动生成,也可通过指令自动生成。下图为切刀周长与设定长度完全一致是主从轴的位置关系 同步完成 下图为设定长度大于切刀周长时的电子凸轮 下图为设定长度小于切刀周长时的电子凸轮 从上述我们可以看到,一旦主从轴关系对应好,在 20PM 内部就有一定长度的数据区对应 主从轴的数据,实际运行时完全按照这个凸轮表运行,不需经过程序扫描,响应速度及时。四 程序设计介绍整个程序结构包括初始化、参数计算、裁切

7、曲线动态调整、原点回归和点动等等。 在介绍程序之前需要将一些与飞剪相关的特殊寄存器作个简单介绍D1816:X 轴基本参数设定,包括单位系、脉冲型式、坐标系、原点回归方式等设定 D1846:X 轴控制命令,根据不同的值执行不同命令动作,裁板机用到 H40(回原点 、 H2000(连续 CAM 模式D1864:主轴脉冲输入方式及倍频设置、响应时间设置D1799:输入点极性设置D1800:输入点状态M1035:置位后将内部定义输入点释放作为普通点D1832:原零点(PG0信号数 ND1828:原点回归速度D1830:原点回归减速速度D1812:CAM 数据初始化完毕D1813:CAM 运动周期完成M

8、1748:CAM 运动周期暂停裁切参数计算介绍参数计算部分主要包含裁切长度脉冲数、 切刀脉冲数、 同步区脉冲数、 倍率等参数的计 算,下面以倍率计算为例介绍:假设:送料轮编码器线数 S1,直径 D1,线速度 V1,脉冲频率 F1,减速比 J1切刀轮编码器线数 S2,直径 D2,线速度 V2,脉冲频率 F2,减速比 J2根据线速相同的条件，可计算出主从轴之间倍率关系，得出如下： V1=F1*D1*J1/S1 V2=F2*D2*J2/S2 所以，F2/F1=S2*D1*J2/S1*D2*J1，将机械参数带入即可计算出倍率。 裁切曲线动态调整介绍 裁切曲线动态调整是通过 FROM/TO 指令来完成，

9、 只要在裁切周期完成之前写入即可在下 一个周期自动变换。 以下是自動生成 CAM 表的相關參數。 D0=k10000 _ 建立飛剪 CAM data D101.D100 _ 整數格式主軸長度, D103.D102 _ 整數格式從軸長度 D105.D104 _ 整數格式從軸同步長度 D107.D106 _ 浮點格式從軸同步倍率 D109.D108 _ 浮點格式從軸最高倍率限制 D110 _ 曲線選擇(0 const speed,1 const Acc,2 SingleHypot,3 Cycloid D111 ß 結果(0 ok, 1 條件無法滿足, 2 CAM 長度不足 所以实际程序做飞剪时只需把以上参数根据机械及工艺算出，执行指令即可 下图为机械及工艺算出的 D100-D108 的值