摘 要：主要介紹全數字式交流伺服驅動器在鋁塑管自動切割控制系統中的應用，通過可編程控制器、觸摸屏、變頻器等設備組成的系統，實現了鋁塑管的準確切割，并對全數字式交流伺服驅動器在實踐應用中存在的問題進行研究。 關鍵詞：交流伺服驅動器；切割控制；鋁塑管；可編程控制器；觸摸屏；變頻器 一、引言 上海玉菱鋁塑管包裝有限公司的1臺鋁塑管切割機是1998年投產運行的，其控制系統是通過PLC控制步進電機，這種控制模式已經落后，整個系統存在以下缺點： 參數的調整和整個系統的調試難度大； 繼電器控制，故障率高，維護困難，嚴重制約著生產的穩定運行； 產品的廢品率高。 上海理工大學數控數顯實驗室受其委托，對其設備進行全數字化技術改造，以實現數控加工，提高勞動生產率，降低產品的廢品率。 二、系統概況 整個系統的核心是全數字式交流伺服驅動器的輸入、輸出信號通過PLC與觸摸屏的通信，完成對整個系統的自動控制，實現鋁塑管的準確切割（切割誤差小于0.2mm）。其系統框圖如圖1 所示。 [align=center] 圖1 系統框圖[/align] 三、系統設備配置 根據產品生產的要求，從經濟性的角度出發，選擇控制系統的元器件： 1、伺服系統器件的選擇 選用松下大型MINAS V系列的全數字式交流伺服驅動器MDD203AIV（其主要性能指標：適配電機的額定功率為2000W，電源電壓為3相220V，編碼器類型為2500P/R，與驅動器配套使用的交流伺服電機為MDM202A1。 2、主控系統器件的選擇 選用松下FPO系列化產品C16T（NPN 型，輸入與輸出均為8 個點） 3、人機交互界面的選擇 選用我國臺灣的HITECH人機觸摸屏（配有強大的功能軟件ADP3）。 四、控制系統設計 控制系統的核心器件是FPOC16T，其輸入信號包括：交流伺服驅動器的輸出信號（編碼器零位脈沖輸出，報警輸出）、色標傳感器信號和變頻器報警信號。其輸出信號包括：交流伺服驅動器的輸入信號（脈沖輸入信號，脈沖方向輸入信號）、變頻器啟動信號及頻率設定選擇信號、高頻焊接信號。PLC的I/O（輸入與輸出）信號分配如圖2所示。 [align=center] 圖2 PLC 輸入和輸出信號分[/align]配 可見，控制系統的核心任務是完成交流伺服驅動器信號的控制。 五、交流伺服驅動器主控回路設計 1、主回路 主回路中驅動器上的U,V,W 及E號端子與伺服電機主回路航空插頭的A,B,C及D號端子必須按次序一一對應地連接，否則有可能使驅動器或伺服電機造成損害。交流伺服驅動器接線端子如圖3 所示。 [align=center] 圖3 交流伺服驅動器接線端子[/align] 2、控制回路 （1）聯接器CN I/F信號線（50 針）：作為外部控制信號的輸入/輸出。其注意事項是： 用24V，d.c.的電源，作為控制信號的供電。 伺服驅動器與其它設備間的連線應盡量短（3m以內） 控制線與電源線應盡量隔開（大于30cm），并且不要將它們捆在一起或放在同一接線槽內。 對于CN I/F 信號線應采用雙絞屏蔽線，并且將屏蔽線與驅動器的信號地（GND）連在一起。 （2）聯接器CN SIG信號線（20 針）：作為伺服電機編碼器的連接線。其注意事項是： 將屏蔽線同CN SIG的GND引腳相連，將電機屏蔽線同驅動器屏蔽線相連接。 電纜線最長的長度為20m，若太長，驅動器內保證編碼器正常工作的輸出電壓（5V）會有損失，從而使編碼器不能正常工作。此時應調節伺服驅動器在前面板上的PG電位器，調節PG可使起始電壓在4.75——5.25V之間。 同電源線（R，S及T）相隔距離應盡量遠（大于30cm），并且避免捆在一起或接在同一接線槽內。 六、交流伺服驅動器用戶參數設置 松下大型MINAS V系列的全數字式交流伺服驅動器MDD203AIV有一系列的參數，通過這些參數的設置和調整，用戶可以改變系統的性能和功能。調試前應首先設置的參數有： 1、參數No.02：設置驅動器控制方式為“0”———位置（脈沖）控制方式； 2、參數No.25：設置指令脈沖分/ 倍頻分子為“10000”； 3、參數No.26：設置指令脈沖分/ 倍頻分母為“1000”； 4、參數No.29：設置指令脈沖輸入方式為“3”——— 選擇脈沖串指令輸入及符號輸入。 注意：在位置控制方式時，通過對No.25及No.26參數的設置，可以很方便的與各種頻率的指令脈沖源相匹配，以達到用戶理想的控制分辨率（即：角度/脈沖）。因二者的值差異過大會造成控制精度下降，所以推薦設 置No.25/No.26（即：電子齒輪比）為：1/50< 電子齒輪比<20。 在生產線上安裝調試時，伺服電機在停止或運行狀態中會發生振蕩和噪聲，即不能在負載條件下獲得最合適的響應和穩定性，此時需要進行基本增益調整。在位置控制方式時，在工作現場進行基本增益調整的用戶參數有： 1、設置參數No.03的值至較大值而不至于發生振蕩為止； 2、設置速度環積分時間常數參數No.04 較小值，其值越小，位置偏差值相減越快； 3、設置位置環增益參數No.20 較大而不發生振蕩為止； 4、設置參數No.21，將速度前饋系數設置為最小（0%）。 增益調整時應注意的事項： 1、增益的最優值依負載而定，若負載變化，則需要重新調整。 2、若位置環增益過大，機械剛性較高，有可能導致振蕩。 3、若采用驅動器的速度環而外加位置環單元，伺服系統的位置環增益會由于速度指令輸入增益參數的改變而改變。 4、若增益設置值過大，會引起振蕩，這時應減小設置值從而停止振蕩。若不能停止振蕩，則關掉電源和伺服系統信號，然后再開啟電源將增益恢復到較小的值。 七、結束語 本自動控制系統經過合適的選型，認真的硬件配置及完善的程序設計，完全滿足鋁塑管準確切割的要求，該系統自2000年5月投入運行至今，一直運轉良好，得到了用戶的好評。