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三菱Q系列PLC和運(yùn)動(dòng)控制器在連軸壓模設(shè)備上的成功應(yīng)用

時(shí)間:2010-04-15 16:15:17來源:luonan

導(dǎo)語:?在制造業(yè)現(xiàn)代化高速發(fā)展的今天,生產(chǎn)的高效率和產(chǎn)品的高質(zhì)量要求使得一些高精度電氣系統(tǒng)和高性能自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

      在制造業(yè)現(xiàn)代化高速發(fā)展的今天,生產(chÇŽn)的高效率和產(chÇŽn)品的高質(zhì)量要求使得一些高精度電氣系統(tÇ’ng)和高性能自動(dòng)控制系統(tÇ’ng)應(yÄ«ng)運(yùn)而生,同時(shí)也使許多普通電氣控制系統(tÇ’ng)難以解決的問題變得相對(duì)的簡(jiÇŽn)單一些,并且在很大程度上增加了自動(dòng)控制系統(tÇ’ng)的穩(wÄ›n)定性。三菱電機(jÄ«)有限公司目前推出的Q系列PLC以及Q系列運(yùn)å‹•(dòng)控制器Q172CPUNå’ŒQ173CPUN就是專門針對(duì)需要高精度電氣控制的產(chÇŽn)品。下面對(duì)Q系列PLC以及Q系列運(yùn)å‹•(dòng)控制器系統(tÇ’ng)和三菱驅(qÅ«)å‹•(dòng)伺服(MR-J2S-口B)以及機(jÄ«)械結(jié)æ§‹(gòu)介紹如下:

      連軸壓模設(shè)備工藝

      工藝簡(jiÇŽn)介
      該設(shè)備是壓模生產(chÇŽn)廠家自行開發(fā)的三軸伺服高速高精度同步連軸壓模機(jÄ«)組。但根據(jù)加工不同產(chÇŽn)品和相應(yÄ«ng)的工藝以及控制精度的需要,該設(shè)備實(shí)際由5個(gè)伺服軸和1個(gè)變頻主軸組成。中間3個(gè)伺服軸為連軸同步軸。在中間三軸伺服同步連軸壓模機(jÄ«)組前后分別有1個(gè)伺服放料軸和伺服收料控制軸,分別用于在自動(dòng)控制過程中的放料動(dòng)作和收料動(dòng)作。壓模的模具由變頻主軸直接驅(qÅ«)å‹•(dòng),由于壓模模具下壓進(jìn)行壓模加工動(dòng)作時(shí),被加工的物料必須靜止地保持在加工臺(tái)面上才能保證加工物料的高精度和高穩(wÄ›n)定性。因此系統(tÇ’ng)的生產(chÇŽn)過程中,被加工的物料動(dòng)作并不是連續(xù)çš„;而是斷續(xù)çš„。經(jÄ«ng)過一高速高精度定位后就靜止停在被加工臺(tái)面上等待壓模動(dòng)作。這樣一來加工的物料之間雖然有張力但很難被準(zhÇ”n)確檢測(cè)出來,這就增加了控制的難度。于是在三軸伺服同步連軸壓模機(jÄ«)組前后的伺服放料軸和伺服收料控制軸分別加了位置檢測(cè)é–‹é—œ(guān),用來模糊控制放料和收料之間的張力,而沒有采用壓力傳感器來檢測(cè)壓力進(jìn)行控制張力。其系統(tÇ’ng)工藝控制圖如圖1:

 

圖1 系統(tǒng)工藝控制圖 工藝動(dòng)作說明

     
      如圖1,當(dāng)整個(gè)系統(tÇ’ng)最初啟動(dòng)時(shí),變頻主軸首先得到啟動(dòng)命令旋轉(zhuÇŽn)起來,并負(fù)責(zé)給模具一和模具二直接提供動(dòng)力驅(qÅ«)å‹•(dòng)。在變頻主軸的軸承上套軸連接了一個(gè)高速光電位置檢測(cè)é–‹é—œ(guān),用于檢測(cè)變頻主軸的旋轉(zhuÇŽn)次數(shù),也就說變頻主軸每旋轉(zhuÇŽn)一轉(zhuÇŽn),高速光電位置檢測(cè)é–‹é—œ(guān)就給出一個(gè)高速脈沖信號(hào)給Q-PLC。Q-PLC將其傳送給運(yùn)å‹•(dòng)控制器。運(yùn)å‹•(dòng)控制器利用這一個(gè)高速光電脈沖信號(hào)作為同步一、二、三軸的位置同步控制啟動(dòng)信號(hào)。進(jìn)行高速同步定位控制,高速同步定位控完成后。由Q-PLC程序控制過程中輸出一個(gè)定位完成信號(hào),定位完成信號(hào)作為模具一和模具二的向下壓模動(dòng)作啟動(dòng)信號(hào),壓模動(dòng)作動(dòng)作完成后,模具一和模具二自動(dòng)返回。等待下一個(gè)周期的到來。
系統(tǒng)控制部分啟動(dòng)時(shí)時(shí)序圖
      系統(tÇ’ng)控制部分啟動(dòng)時(shí)時(shí)序圖見圖2所示
圖2  ç³»çµ±(tÇ’ng)控制部分啟動(dòng)時(shí)時(shí)序圖放料軸收料軸控制

    
      放料軸和收料軸則采用速度控制,放料軸檢測(cè)到物帶在檢測(cè)一位置時(shí),則啟動(dòng)速度控制,當(dāng)放料軸檢測(cè)到物帶在檢測(cè)二位置時(shí),則停止速度控制。收料軸也采用速度控制,收料軸檢測(cè)到物帶在檢測(cè)二位置時(shí),則啟動(dòng)速度控制,當(dāng)放料軸檢測(cè)到物帶在檢測(cè)一位置時(shí),則停止速度控制。利用這樣方式可以不考慮放料和收料軸的半徑的改變。

      系統(tÇ’ng)硬件配置
      該系統(tÇ’ng)采用了三菱公司的Q系列PLC(Q02CPU)和MOTION運(yùn)å‹•(dòng)控制器(Q172CPUN)作為整個(gè)系統(tÇ’ng)的電氣控制部分。Q02CPU主要用于協(xié)調(diào)整個(gè)控制程序的運(yùn)行和管理,Q172CPUN運(yùn)å‹•(dòng)控制器作為系統(tÇ’ng)的運(yùn)å‹•(dòng)控制處理器,協(xié)調(diào)和控制整個(gè)系統(tÇ’ng)的運(yùn)å‹•(dòng)定位控制。A970GOT-TBA-CH人機(jÄ«)界面主要用于控制數(shù)據(jù)的輸入和顯示。如圖3所示。

圖3  ç³»çµ±(tÇ’ng)硬件配置圖
    
      伺服放大器采用了三菱電機(jÄ«)MR-J2S-40B,該伺服放大器具有SSCNET高速串行總線通訊完全同步功能,控制器和伺服放大器之間的通訊循環(huán)時(shí)間最長(zhÇŽng)為0.888ms。這樣一來可以確保整個(gè)系統(tÇ’ng)的高速響應(yÄ«ng)和控制精度。

     
      Q系列的運(yùn)å‹•(dòng)控制器的功能
      Q系列的運(yùn)å‹•(dòng)控制器采用運(yùn)å‹•(dòng)SFC專用編程軟件編程,如圖4所示。該軟件采用流程圖形式編程。編程介面形象、直觀、易懂。十分適合初學(xué)者使用。并且其功能強(qiáng)大。主要分為實(shí)模式和虛模式二種形式。  

圖4  SFC專用編程軟件系統(tÇ’ng)配置圖
實(shí)模式
    
      實(shí)模式下提供了6種原點(diÇŽn)回歸方式:
      近點(diÇŽn)DOGåž‹;計(jì)數(shù)åž‹;數(shù)據(jù)設(shè)置型;DOG支架型;停止器停止型;限位開關(guān)混合型。
      另外在實(shí)模式下還有各軸JOG操作功能以及多種速度控制功能和多種定位控制功能,并且實(shí)現(xiàn)最多四軸插補(bÇ”)控制。

      虛模式
      虛模式下提供了多種傳遞模塊和輸出模塊。其中傳遞模塊有以下四種:
      齒輪輸入模塊;離合器輸入模塊;變速機(jÄ«)輸入模塊;變速齒輪輸入模塊。

      輸出模塊有以下四種:
      滾簡(jiÇŽn)輸出模塊;滾珠絲桿輸出模塊; 回轉(zhuÇŽn)臺(tái)輸出模塊;凸輪輸出模塊。
      在虛模式下可以設(shè)置虛模電機(jÄ«)進(jìn)行多軸同步控制。其控制圖如如圖5所示:

圖5 三軸同步虛模式機(jī)械控制圖

      圖5中V.1電機(jÄ«)為虛擬電機(jÄ«)??梢酝ㄟ^虛模式程式對(duì)其進(jìn)行速度控制和定位控制,從而實(shí)現(xiàn)其虛軸上的3個(gè)電機(jÄ«)的高速高精度同步控制。
      在Q系列運(yùn)å‹•(dòng)控制器的SFC專用編程軟件編程過程中實(shí)模式和虛模式很容易地被用戶切換??梢造`活地現(xiàn)實(shí)多功能的復(fù)雜控制。

      調(diào)試和用戶反饋
      ç•¶(dāng)客戶將電氣設(shè)備和機(jÄ«)械設(shè)備安裝完畢后,經(jÄ«ng)檢查無接線錯(cuò)誤后第一次上電,伺服電機(jÄ«)å‹•(dòng)作并不是很理想,個(gè)別電機(jÄ«)有輕微的抖動(dòng)??梢杂肧ETUP161E調(diào)試軟件進(jìn)行細(xì)致的調(diào)試。增加其濾波功能,提高伺服電機(jÄ«)的響應(yÄ«ng)頻率。確保整個(gè)系統(tÇ’ng)高速、穩(wÄ›n)定地運(yùn)行。

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