雙邊直線磨邊機分開位置控制系統(tǒng)的研究

雙邊直線磨邊機分開位置控制系統(tǒng)的研究

隨著人類社會的發(fā)展，建筑在美化城市的同時，為節(jié)約能源、環(huán)境的協(xié)調(diào)和健康的健康提出了前所未有的新要求。在能耗中,通過玻璃門窗造成的能耗占到建筑物總能耗的40%左右。因此,選用具有節(jié)能作用的門窗如鍍膜玻璃、鍍膜鋼化、鍍膜中空、鍍膜夾層、低輻射膜中空玻璃來改善門窗的絕熱性能。這些玻璃在生產(chǎn)加工過程中,對其尺寸及外觀質(zhì)量的要求越來越高,傳統(tǒng)意義上的磨邊已經(jīng)滿足不了生產(chǎn)工藝和建筑市場的要求。為了改善傳統(tǒng)的玻璃加工方式,降低生產(chǎn)成本,提高加工精度和生產(chǎn)效果,迫切需要提高玻璃深加工技術(shù)和水平。玻璃磨邊機是一種自動化程度高、適用于平板玻璃平底邊以及棱角的加工,具有粗磨、精磨、拋光一次完成的特點。本文介紹運用上位機、PLC、變頻器、步進控制器等控制技術(shù)設(shè)計了全自動玻璃雙邊磨邊機。該設(shè)備按要求自動完成不同尺寸、不同厚度玻璃直邊、斜邊的切削磨邊及粗、細、精拋光,適合進行批量和高精度的玻璃磨邊加工。重點討論了雙邊直線磨邊機開合過程中的位置控制問題。1設(shè)備的工作過程玻璃雙邊直線磨邊機的磨削過程示意圖如圖1所示。把要進行磨邊的玻璃放在設(shè)備的進料架上,在設(shè)備的上位機上設(shè)定相關(guān)的工藝參數(shù):如玻璃厚度、玻璃磨削后的寬度(磨削后的寬度=磨削前的寬度-磨削量)。設(shè)備的單邊磨削量為1.5~3mm;設(shè)備的夾持機構(gòu),開合機構(gòu)自動調(diào)整到相應(yīng)的夾持厚度和開合寬度。啟動第一組~第四組磨頭電機。給定設(shè)備的主傳動,設(shè)定傳送速度。被磨削玻璃在設(shè)備夾持機構(gòu)的夾持下,通過設(shè)備兩側(cè)的同步帶傳送機構(gòu)向前移動。第一組磨頭中的磨頭1、磨頭2、磨頭9、磨頭10對玻璃直線平底邊進行磨削(磨削量尺寸通過機械結(jié)構(gòu)進行調(diào)整);第二組磨頭中的磨頭3、磨頭11對玻璃下邊沿進行45°磨削;磨頭4、磨頭12對磨削后的下邊45°倒角進行拋光。第三組磨頭中的磨頭5、磨頭13對玻璃的上邊沿進行45°的磨削;磨頭6、磨頭14對磨削后上邊45°倒角進行拋光。第四組磨頭7、8、15、16是兩對拋光磨頭,對玻璃的兩側(cè)進行直線拋光。本文介紹的玻璃雙邊直線磨邊機采用上位工控機、PLC、變頻器、旋轉(zhuǎn)編碼器以及高精度滾珠傳動機構(gòu)來實現(xiàn)磨邊機開合過程中的位置控制方法,使經(jīng)過磨削后的玻璃幾何尺寸與上位機設(shè)定尺寸相一致。設(shè)備的開合尺寸為400~3600mm;誤差小于±0.5mm,遠遠滿足了玻璃加工精度要求。2打開位置控制系統(tǒng)的方案和功能開合控制系統(tǒng)性能、控制及工作的可行性對磨邊機設(shè)備的性能指標起著決定性的作用。2.1電編碼pg/rv控制機構(gòu)開合位置控制系統(tǒng)主要由上位機、PLC、變頻器、光電編碼器PG及傳動減速器組成。位置反饋環(huán)節(jié)采用光電編碼器產(chǎn)生位置反饋和速度反饋脈沖,光電編碼器的脈沖計數(shù)由PLC內(nèi)部C235雙向雙計數(shù)輸入的高速計數(shù)器來完成。對光電編碼器輸入的脈沖進行正交(相差90°)進行計數(shù)。圖2中的變頻驅(qū)動采用臺達變頻器,它具有體積小、快速響應(yīng)好、動態(tài)抗負載擾動能力強、成本低等優(yōu)點,所以在中小功率調(diào)速系統(tǒng)中獲得廣泛的應(yīng)用。光電編碼器PG為絕對式編碼器,它負擔(dān)控制機構(gòu)的開合速度和位置的控制任務(wù),與減速機同軸安裝。采用間接驅(qū)動,通過減速器,可得到比交流電機的輸出力矩大得多的力矩以驅(qū)動開合機構(gòu),采用RV減速器是因為它除了具有同軸、響應(yīng)快、回差小、轉(zhuǎn)矩大、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高等優(yōu)點外,還具有剛性好、轉(zhuǎn)動慣性小的特點,比較適合高精度定位系統(tǒng)的傳動控制。機構(gòu)開時進行正向遞增計數(shù),機構(gòu)合時進行反向遞減計數(shù),測量的特點檢測位移增量,即工作臺每移動一個基本長度單位,檢測裝置就發(fā)出測量信號,測量信號所代表的長度單位分辨力。所有編碼器的分辨力為0.01mm/脈沖,則工作臺每移動0.1mm,編碼器發(fā)出10個脈沖,脈沖反饋到PLC中實現(xiàn)脈沖比較,以取得位置偏差信號,由PLC向變頻器即控制器發(fā)出不同的速度控制信號,驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn),使工作臺移動。位置控制功能主要通過PLC和光電編碼器反饋的脈沖信號來實現(xiàn),由上位機(觸膜屏)給出開合設(shè)定位置,PLC對當前值與設(shè)定值進行比較,來決定機構(gòu)進行開或合的方向的傳動,在機構(gòu)開合尺寸沒有達到設(shè)定值時,PLC控制變頻器驅(qū)動電機進行高速傳送,當開合尺寸接近上位機的設(shè)定值時,PLC控制變頻器進行低速傳動,當反饋脈沖(即開合位置)與上位機給定的設(shè)定值相等時,PLC給變頻器發(fā)出停止信號,同時控制傳動剎車機構(gòu)使傳輸軸抱死。這樣,系統(tǒng)即可以得到較高的快速性,又可以獲得較高的定位精度、穩(wěn)定性和抗干擾能力。2.2特點一般交流驅(qū)動是近幾年來發(fā)展最快的驅(qū)動方式,具有節(jié)能、體積小、重量輕、堅固耐用、可行性能好、調(diào)速范圍寬等特點。本系統(tǒng)采用交流電機和變頻調(diào)速器對開合機構(gòu)傳動進行控制,控制方案簡單,靈活方便,成本低,利于批量工業(yè)化生產(chǎn)。2.3比例控制系統(tǒng)動態(tài)性能對比針對直線雙邊磨邊機開合范圍寬,容易受到周圍環(huán)境干擾的特點,系統(tǒng)設(shè)計除了要考慮穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能外,還要特別考慮抗干擾性能。開合位置控制系統(tǒng)采用了位置、速度雙環(huán)控制結(jié)構(gòu),如圖3所示。采用差分信號傳輸,使用屏蔽電纜以及避免將光電編碼器信號傳輸線與動力線等繞在一起同管傳輸?shù)木唧w措施,使得該雙閉環(huán)控制系統(tǒng)獲得優(yōu)良的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能及抗干擾性能。3系統(tǒng)控制的數(shù)學(xué)模型3.1開口傳動同步旋轉(zhuǎn)編碼由PLC的內(nèi)部雙向高速計數(shù)器C235對與開合傳動同步旋轉(zhuǎn)的編碼器進行雙向計數(shù)。設(shè)上位機設(shè)定玻璃的加工尺寸為L(即加工設(shè)備的開合尺寸),則其中L0——設(shè)備當前的開合尺寸3.2拋光磨頭給進時c233的計數(shù)設(shè)設(shè)備長度測量行程開關(guān)距離磨頭的距離為L1,由PLC的內(nèi)部高速計數(shù)器C235對與傳送軸同步的旋轉(zhuǎn)編碼器進行單向計數(shù),則拋光磨頭給進時C235的計數(shù)值為其中D0——傳送同步輪的直徑P1——旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)的脈沖N01——當玻璃前沿壓上長度測量行程開關(guān)時,C235計數(shù)器的當前值。拋光磨頭退回時C235的計數(shù)值為其中N02——當玻璃后沿離開長度測量行程開關(guān)時,C235高速計數(shù)器的當前值N0——拋光輪延長拋光的補償值4移動端重復(fù)定位誤差由于雙邊直線磨邊機控制系統(tǒng)采用了交流驅(qū)動以及位置速度雙環(huán)閉合控制系統(tǒng),使雙邊直線磨邊機