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英威騰DA200高性能伺服系統在追鋸的應用
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1. 追鋸簡介

關于電子凸輪以前提過飛剪,追鋸也是電子凸輪的一種體現,他們最大的不同就是,飛剪始終往一個方向,而追鋸是往返運動。在目前的工業生產中,各種材料的定長裁剪是整個過程中非常重要的步驟,隨著自動化技術不斷的提高,運動控制系統的愈加成熟,定長裁切設備從傳統的停鋸,逐漸發展到追鋸,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功率,在成本上也可以有一個比較好的控制。

追鋸特點:送料軸保持勻速單向送料,“刀架”伺服電機在切割臺上做往復運動,在同步區域內與送料軸速度達到同步,同時完成切割動作,然后反向回到原點,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. 實例


3. 追鋸運行圖

過程詳解:

A. 待機狀態:在一個循環開始時,若送料長度尚未達到指定裁切長度,即屬于待機狀態。伺服隨時偵測輸入材料的長度及實時速度,采取前置量偵測法,若長度到達前置量,則伺服電機運轉進入追速狀態。

B. 追速狀態:送料持續進行,伺服在偵測輸入材料長度和速度的同時,并指揮伺服電機依照S曲線加速至與進料速度同步。在進入同步速度的瞬間,鋸臺與材料的動態相對位置已經整定完成,接著進入同步區。

C. 同步狀態:一旦進入同步狀態,驅動器立刻送出同步信號給外圍負責剪切或者鋸的機構,要求執行切斷動作。同時伺服依然持續偵測進料長度以及速度,隨時保持鋸臺與材料之間的動態相對位置永遠不變,如此才能確保裁切斷面的平整,當裁切完成之后,裁切裝置退出并發出裁切完成信號,伺服收到此信號后則不再持續維持同步,立刻進入減速狀態。

D. 減速狀態:驅動器指揮伺服電機立即從同步區提前進入減速區依照S曲線減速至0,同時仍然持續偵測并累計進料長度,并立即進入回程狀態。

E. 回程狀態:回程過程中,驅動器持續監測第二編碼器反饋的進料長度,回程完成后系統自動進入待機狀態,等待下一次循環的開始。

4. 應用方案介紹

A. 物料被變頻器運送,外圍編碼器進行計數。

B. 到達前置量后,跟隨伺服啟動帶動滑塊沿著導軌與物料方向一致運行,到達設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,進行裁切動作,裁切到遠端,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. 傳統方式是追隨過程只是在PLC內容完成,程序量特別大,程序復雜,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. 伺服調試及參數設置

* 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(報警清除); C. DI7(模式切換); D. DI8(原點); E. DO1(同步信號); F. DO2(故障報警); G. COM+   COM-

* 伺服參數:

P0.20=追鋸模式
P7.00=固定位置追鋸
P7.20=40
P0.34=150
P7.01=第二編碼器
P7.21=40
P1.01=90
P7.02=10
P7.23=80
P3.07=17
P7.06=10
P7.27=參數計算
P3.10=20
P7.07=1000
P7.29=同步速度補償
P5.10=3
P7.08=16384
P7.30=切割次數
P5.11=1
P7.09=1200(切割長度)

P5.16=回原點到后到指定目標位置
P7.10=340

P5.17=100
P7.17=270

P5.18=30
P7.18=100

P5.19=0
P7.19=1800
涉及到凸輪曲線的需要計算生效起作用。

6. 注意事項

A. 編碼器分頻問題: 現場編碼器注明為4096線,需4倍頻計算后輸入參數

B. 計長編碼器周長: 為外圍第二編碼器滾輪周長

C. 第二編碼器類型: 外圍計數第二編碼器信號支持差分以及集電極信號

D. 點動裁切問題:支持點動裁切功能,將P7.30設置為-1,然后再復位為0,伺服會執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裁切動作,因為剛進入同步區,速度會有波動。

7. 方案總結

A. 同樣的應用環境,分別使用PLC和英威騰伺服DA200對比,明顯發現:PLC控制追鋸,切割誤差在10mm以內;使用英威騰伺服DA200, 切割精度能控制在2mm以內。可見,DA200內置的高速運算性能和伺服系統的快速響應特性可輕松實現追鋸功能,DA200在運動精度、輸出柔性、速度和加速度控制優勢十分明顯。

B. 追鋸適用于:化妝品或者牙膏軟管押出機后段的離心刀定長裁切機、高頻焊管生產線后段的定長鋸切機、斜紋螺旋紙管生產線后段的定長裁切機、PVC管或者異形材擠出機生產線后段的定長鋸切機、鋼板定長橫切機、填裝注裝機以及需要隨著工件移動的專用加工設備。

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