一套高精度的交流伺服定剪系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

圖1:康爾達(dá)公司的交流伺服定剪系統(tǒng)

假設(shè)要裁切的長度為S,主動輥的周長為L,主輥轉(zhuǎn)過的圈數(shù)N(或者說角度)，則S=LN,這是一個線性方程，也即S和N成正比，假設(shè)減帶機(jī)齒輪的變比為K,則可求出S和電機(jī)轉(zhuǎn)過圈數(shù)X,S=L*X/K.此式說明S和X仍為一個線性方程，為此要取得需要的長度S,只需控制住電機(jī)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)。在原系統(tǒng)中采用變頻器、PLC、編碼器和高速計(jì)數(shù)模塊來組成控制系統(tǒng)，其中PLC給定值(長度對應(yīng)的脈沖量)送入變頻器驅(qū)動電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)又帶動編碼器旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生脈沖，反饋回高速計(jì)數(shù)器送入PLC和原給定值比較，直到相等時停止電機(jī)的運(yùn)行。實(shí)際使用中此系統(tǒng)雖然通過調(diào)整變頻器的方式，引入第一、二加減速時間來減少電機(jī)的慣性，使電機(jī)在極慢速成爬行時停車。但此系統(tǒng)的精度仍不可能很高。其缺點(diǎn)：

(1)編碼器和電機(jī)不同軸、不是一體;

(2)電機(jī)停車要用抱閘來剎車，而抱閘的快慢和力量對精度都將產(chǎn)生影響。而利用交流伺服系統(tǒng)后這兩方面

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

■ 操作臺-由主令電器控制定尺系統(tǒng)的自動和手動，由8421編碼的撥碼開關(guān)提供所需要的裁切尺寸。

■ PLC-采用FX1N-40MT,該P(yáng)LC具有成本較低，且?guī)в兴枰母咚倜}沖輸出，一個PLC單元能同時輸出2點(diǎn)100KHz脈沖，該PLC配備有7 條特殊指令，包括零返回、絕對位置讀出、絕對或相對驅(qū)動以及特殊脈沖輸出控制，抗干擾能力也較強(qiáng)，且編程方便，使用面廣，采購方便。

■ 伺服電機(jī)和驅(qū)動器-伺服電機(jī)采用松下伺服電機(jī)MDMA202A1G,此電機(jī)帶有同軸高精度的旋轉(zhuǎn)編碼器，該編碼器為增量式2500p/r,分辯率：10000;驅(qū)動器采用松下MDDA203A1A和伺服電機(jī)組成的系統(tǒng)具有很好的控制性能，此系統(tǒng)穩(wěn)定性好，設(shè)置好參數(shù)后不用再人工干預(yù)，可靠性高，基本上不用維護(hù)，因此也不存在維護(hù)費(fèi)用。

圖2:控制系統(tǒng)硬件圖

2 控制系統(tǒng)軟件

因采用的是三菱FX1N-40MT,用其附帶的FXGP/WIN軟件進(jìn)行梯形圖語言編程，非常直觀，易理解，整個程序簡潔，且與驅(qū)動器的通訊方便，只需較簡單的接線便可完成。

圖3:程序設(shè)計(jì)框圖

圖4:程序測試圖

3 使用交流伺服的優(yōu)點(diǎn)

■ 運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，低速時也不會出現(xiàn)振動;

■ 控制精度高，交流伺服的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證;

■ 響應(yīng)速度快，加減速時間均可在極短的時間內(nèi)完成;

■ 能恒力矩輸出，不受轉(zhuǎn)速的影響;

■ 具有較強(qiáng)的過載能力;

■ 交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)自身組成閉環(huán)，控制更可靠。

4 結(jié)束語

本方案所設(shè)計(jì)的這套系統(tǒng)，穩(wěn)定性和精度都較以往有了大大的提高，不僅減少了損失，而且還滿足了客戶更高的要求，經(jīng)濟(jì)效益顯著。同時也為今后的推廣積累了經(jīng)驗(yàn)，再接下來的幾年里我司相繼更改了其他的流水線，較低的成本取得了很好的效果。后來也在同行中得到了認(rèn)同和推廣，后來上的線全部都采用了該類似的系統(tǒng)，而摒棄了原來的變頻夾送方式。