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1、臺(tái)達(dá)DVP-20PM實(shí)現(xiàn)可變同步區(qū)長(zhǎng)度的追剪方法發(fā)布時(shí)間:2012-08-29 來源:中達(dá)電通股份有限公司 類型:應(yīng)用案例 708人瀏覽 關(guān)鍵字:臺(tái)達(dá) 運(yùn)動(dòng)控制器 追剪 DVP-20PM 導(dǎo)讀:所本文介紹臺(tái)達(dá)DVP-20PM00D運(yùn)動(dòng)控制器電子凸輪(CAM)功能,闡述通用高速追剪工作原理,以及相關(guān)工藝要求及相關(guān)控制程序概要,總結(jié)最新可變同步區(qū)長(zhǎng)度的追剪通用實(shí)現(xiàn)方法。摘要:所謂可變同步區(qū)長(zhǎng)度,就是一旦同步時(shí)切刀完成信號(hào)到達(dá),立即結(jié)束同步。本文介紹臺(tái)達(dá)DVP-20PM00D運(yùn)動(dòng)控制器電子凸輪(CAM)功能,闡述通用高速追剪工作原理,以及相關(guān)工藝要求及相關(guān)控制程序概要,總結(jié)最新可變同步區(qū)長(zhǎng)度的追剪通
2、用實(shí)現(xiàn)方法。 【關(guān)鍵詞】運(yùn)動(dòng)控制器,電子凸輪,CAM Table,可變同步區(qū)長(zhǎng)度,追剪 【前言】 本文主要介紹臺(tái)達(dá)20PM運(yùn)動(dòng)控制器電子凸輪功能在可變同步區(qū)長(zhǎng)度高速追剪系統(tǒng)的應(yīng)用。追剪控制,過去做法是整體規(guī)劃出追蹤到返回的曲線,在同步時(shí)是預(yù)留足夠的同步時(shí)間,等切刀切斷,如果切刀沒切斷則保持同步,直到報(bào)警?,F(xiàn)在客戶的普遍做法是,只規(guī)劃一個(gè)飛剪曲線,在切斷后,結(jié)束同步,高速返回,下次長(zhǎng)度到再次啟動(dòng)電子凸輪。現(xiàn)在的做法,可節(jié)省同步時(shí)間,同步區(qū)的長(zhǎng)度可根據(jù)實(shí)際外部切斷信號(hào)而改變,具有更大靈活性。目前,應(yīng)用追剪的系統(tǒng)越來越多,遍布各行業(yè),有包裝行業(yè)的護(hù)角,建筑行業(yè)的鋼管鋼筋追鋸等,臺(tái)達(dá)DVP-20PM均
3、有了大量成功案例。 【正文】 一、設(shè)備一般結(jié)構(gòu) 圖1設(shè)備結(jié)構(gòu)圖 如圖1示意,通用追剪機(jī)構(gòu)一般包含以下部分機(jī)構(gòu): (1)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 在裁切系統(tǒng)中,執(zhí)行機(jī)構(gòu)是切刀,切刀是由液壓推進(jìn),主要由一個(gè)進(jìn)刀電磁閥和一退刀電磁閥控制切刀的上下;在飲料罐裝系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)為填充裝置。 (2)測(cè)量機(jī)構(gòu) 安裝于出口部分,同軸聯(lián)接一2500線的A/B相的差分編碼器,測(cè)量進(jìn)料的速度及長(zhǎng)度,是電子凸輪運(yùn)動(dòng)中的主軸。 (3)追蹤機(jī)構(gòu) 主要由臺(tái)達(dá)伺服傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成(功率大的可選VE系列變頻器),由20PM00D的X軸輸出控制,是電子凸輪運(yùn)動(dòng)中的從軸。 (4)進(jìn)料傳動(dòng) 進(jìn)料傳動(dòng)是由變頻電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。 二、追剪控制及
4、20PM運(yùn)動(dòng)控制器電子凸輪功能應(yīng)用介紹 1、追剪曲線構(gòu)成 圖2:常規(guī)追剪系統(tǒng)的運(yùn)作步驟 (1)追速狀態(tài)(Ramp up to Tracking):送料持續(xù)進(jìn)行,20PM運(yùn)動(dòng)控制器在偵測(cè)輸入材料之長(zhǎng)度及當(dāng)時(shí)送料速度的同時(shí),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/切臺(tái)與材料的動(dòng)態(tài)相對(duì)位置已經(jīng)整定完成。接著便進(jìn)入同步狀態(tài)。 (2)同步狀態(tài)(Syncronized Zone):一旦進(jìn)入同步狀態(tài),20PM運(yùn)動(dòng)控制器立刻送出同步信號(hào)(CLEAR)給執(zhí)行控制機(jī)構(gòu),要求執(zhí)行切斷或罐裝動(dòng)作。同時(shí),運(yùn)動(dòng)控制器依然持續(xù)偵測(cè)進(jìn)料長(zhǎng)度及進(jìn)料速度,隨時(shí)保持鋸/機(jī)臺(tái)與材料之間的動(dòng)態(tài)相對(duì)位置不變
5、;如此才能確保裁切斷面的平整或罐裝的準(zhǔn)確。當(dāng)執(zhí)行完成之后,機(jī)構(gòu)返回自動(dòng)退出,并發(fā)出完成信號(hào)(CUTend)。 (3)減速狀態(tài)(Ramp down Stop):20PM運(yùn)動(dòng)控制器指揮伺服電機(jī)依照S曲線減速直到完全停止。同時(shí),仍然持續(xù)偵測(cè)并累計(jì)進(jìn)料長(zhǎng)度。一旦伺服電機(jī)完全停止,接著立刻進(jìn)入回車狀態(tài)。 (4)回車狀態(tài)(Return Home):回車過程中,20PM運(yùn)動(dòng)控制器仍持續(xù)偵測(cè)并累計(jì)進(jìn)料長(zhǎng)度。 (5)待機(jī)狀態(tài):回車完成之后20PM運(yùn)動(dòng)控制器系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài),等待下一循環(huán)的開始。 常規(guī)的動(dòng)作如上圖所示。整體規(guī)劃好高速追蹤與高速返回的完整曲線,是過去的解決方案
6、,現(xiàn)在客戶大都需求在同步去啟動(dòng)切刀動(dòng)作切斷完畢后,不需再同步。立即降速停車,然后高速返回,返回時(shí)無需按照主軸的速度同步倍率?;诖恕E_(tái)達(dá)推出了行業(yè)通用模版程序,客戶只需改變相應(yīng)參數(shù)即可達(dá)到所需控制要求。 2、兩種生成同步飛剪曲線的方法 接下來要做的第一步是生成一個(gè)飛剪凸輪曲線。因?yàn)榍懊嫱角袛嗤瓿珊螅兔撾x凸輪模式,進(jìn)入單段速高速定位返回。返回時(shí),就脫離了凸輪模式。下面介紹生成飛剪曲線的兩種方法。兩種方法都可以,依據(jù)用戶使用習(xí)慣選擇。 我們熟知的凸輪關(guān)系是主軸和從軸一一對(duì)應(yīng)位置關(guān)系,如何從主軸位置和從軸的速度關(guān)系產(chǎn)生是主軸和從軸一一對(duì)應(yīng)位置關(guān)系
7、,是要解決的重點(diǎn)。目前解決方法主要有兩種,分別敘述如下 (1) 通過20PM的編程軟件,生成圖形 步驟一:PMSOFT軟件有個(gè)CAMCHART,使我們可以清楚地利用圖形方式設(shè)定、修改電子凸輪曲線。提醒大家注意的是必須建立兩個(gè)CAM,分別為CAM0,CAM1。兩個(gè)CAM表解析度設(shè)為一樣,比如300點(diǎn)之所以要設(shè)兩個(gè)CAM表,主要是為了需用多凸輪模式。后續(xù)介紹到只有在多凸輪模式下才可以,執(zhí)行切斷信號(hào)后,把D1846=K0降速停車。后續(xù)結(jié)合程序詳細(xì)介紹。 圖3:PMSOFT軟件界面 步驟二:雙擊CAM 0進(jìn)入資料表單會(huì)
8、彈出下面的區(qū)段設(shè)置表。在左邊一列設(shè)主軸長(zhǎng)度,右邊設(shè)對(duì)應(yīng)的同步倍率,也可以理解成齒輪比。同步倍率的計(jì)算,假設(shè)本測(cè)量系統(tǒng)編碼器為2500線,測(cè)量輪為51MM,伺服轉(zhuǎn)一周需10000 PULSE,伺服與導(dǎo)軌聯(lián)結(jié)為4:1的減速帶輪,導(dǎo)軌牙距為30MM,通過以上參數(shù),我們可以計(jì)算出要達(dá)到線速度同步,輸入脈沖與輸出脈沖的頻率比例關(guān)系。 V1=F1*3.14*51/(2500) V2=F2*30/(4*10000) 由于V1=V2,所以 F2:F1=3.14*20000*51/40*2500=21.35 因此考慮到PLC發(fā)出頻率,與伺服接受頻率的合理性,我們把伺服齒輪比設(shè)為10,填表設(shè)為2.2,如下圖所示。
9、分別為在測(cè)量軸600 PULSE達(dá)到速度同步,一直同步到6900PULSE,然后是,降速到零,(這里的同步長(zhǎng)度設(shè)的比較長(zhǎng)是因?yàn)榭紤]用戶執(zhí)行機(jī)構(gòu)切刀或罐裝時(shí)間延遲,必須有足夠長(zhǎng)的同步區(qū)滿足,)這里的參數(shù)可根據(jù)實(shí)際機(jī)械負(fù)載,機(jī)臺(tái)長(zhǎng)度,機(jī)器速度等靈活設(shè)置,比如說,切刀或罐裝速度比較快,不需要在600PULE同步,完全可縮小同步區(qū),以便使伺服加減速時(shí)間更長(zhǎng)等。 圖4:區(qū)段設(shè)置表 步驟三:點(diǎn)DRAW按鈕,生成主軸位置與從軸速度的曲線圖,生成的圖形是按照主軸位置和從軸的速度關(guān)系,并不是主軸和從軸一一對(duì)應(yīng)位置關(guān)系,比較上圖與下圖正式追剪曲線的區(qū)別可發(fā)現(xiàn),需把幾個(gè)圖形依次下移。 圖5:主軸位置與從軸速度的曲線
10、圖 要生成主軸和從軸一一對(duì)應(yīng)位置關(guān)系必須按下export按鈕,將數(shù)據(jù)導(dǎo)出,然后把數(shù)據(jù)再作為速度信號(hào)導(dǎo)入,即再按下import speed DATA按鈕,就自動(dòng)生成了上圖主軸與從軸的位置關(guān)系,速度關(guān)系,加速度關(guān)系圖,然后將程序下載啟動(dòng),追速過程就會(huì)按此圖執(zhí)行。 (2)通過20PM的指令,生成圖形。 上述通過軟件生成曲線,是過去20PM的通用過程,隨著客戶的要求,開發(fā)了更易使用的方式通過指令生成追剪曲線方式。 DTO K100 D0 D100K7 D0=k10000 _建立飛剪CAM data D10
11、1.D100 _整數(shù)格式主軸長(zhǎng)度,(可為負(fù)數(shù)) D103.D102 _整數(shù)格式從軸長(zhǎng)度 D105.D104 _整數(shù)格式從軸同步長(zhǎng)度 D107.D106 _浮點(diǎn)格式從軸同步倍率 D109.D108 _浮點(diǎn)格式從軸最高倍率限制 D110 _曲線選擇(0 const speed,1 const Acc,2SingleHypot,3 Cycloid) +0x8000接續(xù)前次資料 , +0x4000不動(dòng)態(tài)變更 , +0x2000產(chǎn)生同步區(qū)頭D103.102尾D105.104) ßD111 結(jié)果(0 ok, 1條件無法滿足, 2 CAM長(zhǎng)度不足) 曲線暫不刷新 曲線選擇
12、 最大同步倍率 同步倍率 建立飛剪曲線控制 正向行程 從軸行程 同步區(qū)長(zhǎng)度 通過簡(jiǎn)單幾行程序,填入必要的參數(shù)就可以生成通過手工生成的飛剪曲線。這樣應(yīng)用更有靈活性。尤其對(duì)于有些工藝如紙管追切,需要經(jīng)常跟換管徑,也就相當(dāng)于變換測(cè)量輪直徑的場(chǎng)合。 三、利用高速撲捉輸出及飛剪凸輪實(shí)現(xiàn)追剪動(dòng)作 上文介紹了生成兩種飛剪凸輪曲線的方法,下面接著介紹整體動(dòng)作實(shí)現(xiàn)。 這里首先需要說明
13、的20PM電子凸輪運(yùn)行形式,分成單凸輪模式與多凸輪模式。顧名思義其中的區(qū)別是單凸輪模式只是運(yùn)行一個(gè)凸輪軸(X軸),多凸輪模式可以運(yùn)行幾組多凸輪(X,Y,Z)但是,并不僅僅區(qū)別在這里。按理說,本文凸輪只有一個(gè)軸,應(yīng)采用單凸輪模式。實(shí)際并不如此。 單凸輪模式具有的模式是曲線可動(dòng)態(tài)變更,輸入脈沖設(shè)定形式為D1864.但是不具備判斷切刀切斷信號(hào)到了后減速停車功能。其通過指令生成的曲線一旦固定無法,干預(yù)其從軸根據(jù)主軸的運(yùn)行速度。也即切斷信號(hào)到了,從軸同步曲線未結(jié)束,仍會(huì)繼續(xù)往前走完曲線多凸輪模式,可三軸X,Y,Z任意選擇。也即可只運(yùn)行組多凸輪。每個(gè)軸的允許,可通過D1
14、847,D1927到D2007設(shè)定。最大的優(yōu)點(diǎn)是是每個(gè)軸的最高跟蹤頻率可設(shè)。假設(shè),同步區(qū)切斷信號(hào)到了。 可立即把D1840=0,同步軸就會(huì)減速停車。 所以,本文采用多凸輪模式。多凸輪模式的計(jì)數(shù)主軸信號(hào)為C200,所以啟動(dòng)凸輪時(shí),需同時(shí)把C200前面的觸點(diǎn)ON。把測(cè)量輪編碼器同時(shí)接到2個(gè)手搖輪輸入,一個(gè)作為凸輪跟隨,C200,(接線為A0,B0),一個(gè)作為長(zhǎng)度計(jì)長(zhǎng),C204,(接線為A1,B1),第一次啟動(dòng)時(shí),同時(shí),凸輪離合,及C204計(jì)數(shù)清零,達(dá)到同步區(qū)后,輸出切刀信號(hào),當(dāng)切斷信號(hào)到時(shí),把D1840給零,讓追蹤伺服降速停車
15、。判斷D1850,等于零后,也就知道當(dāng)前從軸已降速到零停止后。斷開電子凸輪,C204不斷開。計(jì)數(shù)料長(zhǎng)仍然繼續(xù)。然后單段速讓從軸伺服高速回零。當(dāng)C204的值與預(yù)設(shè)長(zhǎng)度相等,則,再次啟動(dòng)凸輪,D1846=H2000,C204復(fù)位從零再次計(jì)數(shù)。 這里用到C204的高速比較清零。內(nèi)部設(shè)定好需要切斷長(zhǎng)度,等長(zhǎng)度到了C204的值由高速比較設(shè)置好后自動(dòng)清零,同時(shí)輸出CLR0信號(hào),CLR0接到START0,切入到20PM的外部高速中斷,啟動(dòng)中斷程序INT1,INT1立即啟動(dòng)電子凸輪同步跟蹤。 然后,周期如上循環(huán)。 四、程序詳細(xì)介紹
16、160; 下面對(duì)每行程序做一詳細(xì)介紹。 D1816為X軸也就是追剪軸的輸出參數(shù)設(shè)置,H430的意思為歸原點(diǎn)是上升沿促發(fā),輸出為脈沖加方向。M1035為四個(gè)外部特殊輸入點(diǎn)(START0,STOP0,START1,STOP01,作為普通點(diǎn)使用。 MOV K3K1M1200,MOV K3 K1M1204為設(shè)定C200,C204的計(jì)數(shù)形式。為AB相四倍頻。 設(shè)定高速比較功能,MOVH524 D2 ,DMOV D4002 D4為一組,D2為控制字,D4為數(shù)據(jù)字。 對(duì)照手冊(cè),由上圖可知,MOV H524 D2 ,DMOV D4002 D4為一組,意
17、義為C204大于等于D4002的值時(shí),復(fù)位C204。第二組,MOV H564D6 ,DMOV K0 D8,意義為C20,等于K0的值時(shí),置位C204,允許C204,計(jì)數(shù)。 這兩組的功能,簡(jiǎn)單的說,就是實(shí)現(xiàn)設(shè)置一長(zhǎng)度。到時(shí)立即復(fù)位。再次循環(huán)計(jì)數(shù)。MOV H24 D10,DMOVK0D12為一組,意義為C204大于等于K0的值時(shí),輸出CLR0;第二組,MOV H64D14,DMOV K20 D16,意義為C204,大于等于K20的值時(shí),復(fù)位CLR0,這兩組的功能,簡(jiǎn)單的說,就是實(shí)現(xiàn)C204。到零時(shí)輸出一個(gè)CLR0,脈寬為20個(gè)PULSE.這個(gè)CLR0,接到STAR0,用來促發(fā)下次凸輪離合,在中斷1里促發(fā)凸輪合上,D1400的0-4位,分別對(duì)應(yīng)允許時(shí)間中斷,START0,STOP0,START1,STOP1.比如MOV K2 D1400就是允許中斷1.中斷1里的程序如下圖: 圖:中斷1里的程序 下面的程序?yàn)榘锤袷?,寫入上述定義的控制字。比如修改追剪的長(zhǎng)度時(shí),就需要改變上述的數(shù)據(jù)寄存器,重新寫入一次。TO K253 K1 D0 D10.為設(shè)定高速比較輸出功能命令。 以上程序?yàn)樵O(shè)
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