江漢大學 物理與信息工程學院 徐天奇 《伺服與運動控制》第5期 供稿
1.特殊工作機械的工作要求
某客戶生產(chǎn)的PVC彩帶點印機其控制系統(tǒng)采用三菱E60數(shù)控系統(tǒng),,其中彩帶放卷部分采用變頻器+三相電機,,定長控制和點印采用2伺服軸控制。該機械的動作要求是:
?。?)以“放卷速度”為基準速度,,“定長控制軸”和“點印軸”做插補運行。要求“定長控制軸運行速度“與“放卷速度”相同,。
?。?)以下運行參數(shù)可以在顯示屏上任意設置:
(a.)放卷速度,;在操作面板上還可以可以隨時調(diào)節(jié)放卷速度,;
(b)定長長度,;(根據(jù)產(chǎn)品型號可修改定長長度)
?。╟)點印頭個數(shù);(根據(jù)產(chǎn)品型號可修改裝在點印軸上的點印頭個數(shù))
2.控制系統(tǒng)的解決方案
針對客戶工作機械的要求,,經(jīng)過綜合分析E60數(shù)控系統(tǒng)的功能決定采用以下解決方案:
?。?)將“放卷變頻器”作為數(shù)控系統(tǒng)的模擬主軸。E60數(shù)控系統(tǒng)自帶一“模擬輸出”接口,可以控制變頻主軸,。這樣可以在加工程序中直接發(fā)出主軸運行S指令設定變頻主軸的轉(zhuǎn)速,。E60系統(tǒng)在手動方式下也可以發(fā)出S指令。
?。?)在程序中發(fā)出S指令后,,還可以通過操作面板上的旋鈕調(diào)節(jié)主軸速度,調(diào)節(jié)的精度可以通過PLC程序預先設定,。
?。?)主軸S指令通過變量進行設置。插補軸的運行速度也通過變量計算,。通過變量計算使主軸運行速度與定長控制軸的速度相等,。這可以滿足工作機械的主要要求,。
(4)定長長度,,點印頭個數(shù)也設置為變量,。滿足客戶可以隨時修改這些數(shù)值的要求。
?。?)將所有這些變量計算編制為宏程序,。在主程序運行時調(diào)用宏程序以滿足運行要求。
3.對模擬主軸速度的計算:
?。?)主軸S指令
在機械結(jié)構(gòu)中,,放卷壓輪的驅(qū)動鏈為“變頻器---普通三相電機---減速箱---放卷壓輪“其中變頻器可作為“模擬主軸”,其轉(zhuǎn)速可在加工程序中由S指令發(fā)出如下:
N10S1000M3
在以上程序段中,,S1000就是主軸轉(zhuǎn)速指令,,在加工程序中發(fā)出該指令后,系統(tǒng)經(jīng)過計算,,(特別是需要計算主軸倍率調(diào)節(jié)等因素)發(fā)出模擬量信號電壓給變頻器,。變頻器根據(jù)模擬量信號調(diào)節(jié)頻率驅(qū)動電機運行。
(2)與主軸運行相關的參數(shù)
與主軸運行相關的參數(shù)如下:
#1039-----是否有主軸
#1024----模擬主軸連接
#1001-----主軸最大轉(zhuǎn)速
參數(shù)#1001與模擬量信號有重要關系,。其意義是“在模擬信號=10V時的轉(zhuǎn)速”,。因此,必須將該參數(shù)設置成為主軸電機在50HZ時的額定轉(zhuǎn)速,。如果主軸電機在50HZ時的額定轉(zhuǎn)速=1480R/M,則設置#1001=1480,;
這樣,在寫S指令時,,寫入S1000,就可以獲得變頻驅(qū)動主軸電機=1000R/M,。
(3)主軸倍率的影響,。
NC系統(tǒng)還提供了主軸速度調(diào)節(jié)功能,。即在設定了S指令后還可以通過外部旋紐調(diào)節(jié)主軸速度。這需要在PLC程序中處理,。主軸倍率寄存器=R148,。通過宏程序接口R74將主軸倍率設為#1033,則主軸最終實際速度(#2000)
#2000=S指令速度*主軸倍率
#2000=#100*#1033—————(1)
?。ㄗ兞慷x及設置見5.1表1)
圖1.主軸倍率的變量處理
圖1.是將主軸倍率的數(shù)據(jù)通過宏程序接口轉(zhuǎn)變?yōu)楹瓿绦蜃兞?1033的PLC程序,。這是在進行宏程序計算時必須的變量。
?。?)放卷電機壓輪實際線速度
#105=k*#2000--------------(2)
#105---放卷壓輪實際線速度
#2000=實際主軸轉(zhuǎn)速指令
K=(3.14*#102)/#101
#101=主軸減速比
#102=放卷壓輪直徑
K=(3.14*放卷壓輪直徑)/減速比
(當機械系統(tǒng)確定后,,K是個定值)
在進行主軸壓輪線速度計算之前:必須設定
#101=主軸減速比
#102=放卷壓輪直徑
4.插補軸的合成速度和分量速度
4.1牽引電機的線速度計算
主軸線速度是整條生產(chǎn)線的基準速度,牽引電機軸的速度必須與主軸線速度相等。這是設定插補軸線速度的原則:
圖2插補運行各軸速度計算
在如下程序中
N10S#100M3G91G01XA.YBF#115
F----指定的是插補運行的合成速度,。合成速度在X和Y軸上的分解速度,如下式所示:
A----X軸移動距離
B---Y軸移動距離
F---聯(lián)動速度
Fx----X軸速度
插補運行的合成速度如下式:
而Fx必須與主軸壓輪線速度相等
Fx=K*#2000,,則
(4)-----是用變量表示的合成速度計算公式
5變量設置及宏程序編制
5.1變量的設置
在宏程序運行前必須設置下列變量:
序號 |
變 量 號 |
變 量 功 能 |
設置樣例 |
備 注 |
1 |
*#100 |
主軸S 指令 轉(zhuǎn)速 |
#100=1200 |
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2 |
#2000 |
實際主軸轉(zhuǎn)速指令 |
計算 |
經(jīng)主軸倍率調(diào)節(jié) |
3 |
*#101 |
主軸減速比 |
#101=25 |
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4 |
*#102 |
主軸壓輪直徑 |
#102=100 |
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5 |
#105 |
主軸壓輪線速度 |
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#105=k * #2000 |
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*#107 |
齒距 |
#107= 8 |
X軸移動距離 |
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*#109 |
點印頭數(shù) |
#109=6 |
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#110 |
點印軸Y軸移動距離 |
計算 |
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*#111 |
點印軸滾輪直徑 |
#111=120 |
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#1000 |
2 軸聯(lián)動速度 |
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帶*號的 初始變量必須設置,,不能為零,。否則會引起計算錯誤。
5.2 經(jīng)過對主軸壓輪線速度和插補軸相關變量的計算和設置,,可以編制變量計算用宏程序如下:
變量計算宏程序:P9100
(#100----主軸轉(zhuǎn)速S指令(設定)
#101-----主軸減速比(設定)
#102------主軸壓輪直徑(設定)
#2000----主軸實際速度(R/M)( PLC 傳送 NC)
#105------主軸放卷輪線速度(計算)
#107-----齒距: X軸單節(jié)距離 (設定)
#109----點印頭數(shù) (設定)
#111-----點印軸滾輪直徑 (設定)
#110-----點印軸Y軸移動距離
#1000-----插補軸聯(lián)動速度)
N5 #2000=#100* #1033/100-------主軸實際速度(R/M)
N10 #105= (3.14*#102) / #101 * #2000------主軸放卷壓輪線速度
N20 #110=(3.14*#111) / #109------------計算點印軸滾輪移動距離
N30
—計算聯(lián)動速度
N100 S#100 M3
N200 G91 G01 X#107. Y#110 F#115
運行效果:
通過使用變量和編制宏程序,,使機床的柔性化加工功能大大增強。即使加工產(chǎn)品品種經(jīng)常變化,,由操作工人通過對變量進行簡單設置就可滿足要求,。經(jīng)過一年多的試用,效果良好,。受到使用方的贊許,。