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　　摘 要：本文采用歐姆龍CJ1W-NCF71運(yùn)動(dòng)控制器，利用其高速同步總線控制技術(shù)，以及位置/轉(zhuǎn)矩高速切換功能，并結(jié)合歐姆龍總線型W/N-ML2系列驅(qū)動(dòng)器，介紹了高速半導(dǎo)體壓鑄機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。

　　關(guān)鍵詞：運(yùn)動(dòng)控制器 伺服 總線 轉(zhuǎn)矩 位置 高速切換

　　1 引 言

　　半固體成形技術(shù)（又稱為SSM坯料法），這種方法首先將金屬液講過攪拌，得到具有半固態(tài)特性的半固態(tài)金屬（SSM），再預(yù)制成需要的尺寸和形狀的坯料，經(jīng)過加熱，放入壓鑄機(jī)的壓室，然后進(jìn)行壓鑄成形觸變注射成形鑄造壓力高，能促進(jìn)金屬模具和鎂合金料漿間的熱傳遞，導(dǎo)致表面附近的晶粒微細(xì)化，對成形產(chǎn)品賦予了高耐蝕性和機(jī)械強(qiáng)度.目前，利用觸變注射成形技術(shù)可以制備手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼照相機(jī)、攝像相機(jī)、液晶投影儀等可移動(dòng)通訊器材的殼體.目前這種壓鑄機(jī)設(shè)備，主要從日本進(jìn)口，其核心控制部分采用專用控制器，成本很高， 為了提高產(chǎn)品競爭力，現(xiàn)在國內(nèi)某公司采用歐姆龍CJ1W-NCF71運(yùn)動(dòng)控制器，利用其高速同步總線控制技術(shù)，以及位置/轉(zhuǎn)矩高速切換功能，并結(jié)合歐姆龍總線型W/N-ML2系列驅(qū)動(dòng)器，在高速半導(dǎo)體壓鑄機(jī)中得到很好的應(yīng)用，同時(shí)成功的擺脫了以往依賴歐洲以及日本進(jìn)口設(shè)備的歷史，開創(chuàng)了國內(nèi)自主研發(fā)半固體壓鑄機(jī)的新篇章。

　　2 系統(tǒng)說明

　　2.1工藝說明

　　高壓和高速是壓力鑄造工藝的二大特征，鑄件充型完好，輪廓清晰主要取決于壓鑄速度（即壓鑄過程），而鑄件的內(nèi)部質(zhì)量和機(jī)械性能主要取決于增壓效果（即增壓過程），要想獲得高質(zhì)量的壓鑄件，必須根據(jù)不同的情況對壓鑄過程中的所有工藝參數(shù)如壓力和壓鑄速度等進(jìn)行恰到好處的控制，因此在壓鑄過程前段，采用速度控制，后段采用轉(zhuǎn)矩控制，進(jìn)行增壓與保壓，在速度與轉(zhuǎn)矩切換時(shí)候，工藝上希望要求達(dá)到“零切換時(shí)間”，即沒有死區(qū)時(shí)間，同時(shí)增壓過程中，轉(zhuǎn)矩輸出線性度高，轉(zhuǎn)矩控制精度達(dá)到0.01Nm.，工藝布置圖如圖1所示：

圖1 工藝布置圖

　　2.2控制難點(diǎn)

　　傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制器只有位置控制與速度控制，但系統(tǒng)中需要速度控制與轉(zhuǎn)矩控制在線切換，速度與轉(zhuǎn)矩切換時(shí)間，客戶希望達(dá)到零切換，但是實(shí)際效果允許有最大32ms誤差，轉(zhuǎn)矩輸出線性度高，輸出精度達(dá)到0.01Nm。

　　3 歐姆龍解決方案

　　采用CJ1W-NCF71的位置/速度/轉(zhuǎn)矩切換功能，可以通過簡單的梯形圖指令就能完成所需要的功能;

　　歐姆龍的CJ1W-NCF71采用高速同步總線控制技術(shù)，最大控制16個(gè)軸，同步掃描周期僅為1-8ms（根據(jù)軸數(shù)量不同而不同），系統(tǒng)共4個(gè)伺服，同步掃描周期僅需要3ms;

　　歐姆龍CJ1W-NCF71采用通訊指令化方式控制驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行，指令分辨率非常高，最大分辨率達(dá)到0.01%，因此轉(zhuǎn)矩輸出精度可達(dá)到0.0001Nm。

　　4 配置與流程說明

　　4.1配置說明

　　控制部分：CJ1W-NCF71+CJ1W-CT021;

　　伺服部分：4＊R88D-WN＊＊＊-ML2。

　　控制方案可以采用基于CJ1系列的CJ1W-NCF71控制器，通過ML2高速通訊總線來實(shí)現(xiàn)多達(dá)16個(gè)實(shí)軸的同步控制，內(nèi)置了速度與轉(zhuǎn)矩控制的在線切換功能，用戶只需要簡單調(diào)用內(nèi)置功能快，并輸入所需參數(shù)即可完成復(fù)雜的多軸控制;驅(qū)動(dòng)器采用R88D-WN××-ML2系列內(nèi)置ML2通訊口的伺服驅(qū)動(dòng)器，觸摸屏采用NS-10系列的觸摸屏，通過SAP內(nèi)置控件完成畫面編輯與控制。系統(tǒng)配置圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)配置圖

　　5 控制流程說明

　　控制說明如圖3所示。

a） 系統(tǒng)控制流程框圖

b）系統(tǒng)控制進(jìn)程圖

圖3 系統(tǒng)控制流程圖

　　6 程序說明

　　程序結(jié)構(gòu)非常簡單，采用歐姆龍內(nèi)置FB（程序功能快）可以很快的完成相關(guān)編程，在輸入輸出寫好所需要得參數(shù)例如轉(zhuǎn)矩，鉗制速度，軸節(jié)點(diǎn)號(hào)等即可，圖4列出了轉(zhuǎn)矩控制程序的FB。

圖4 轉(zhuǎn)矩控制程序

　　7 結(jié)束語

　　經(jīng)過長時(shí)間測試，系統(tǒng)可以穩(wěn)定運(yùn)行，以及批量化生產(chǎn)，目前該設(shè)備研發(fā)成功后已經(jīng)受到行業(yè)重點(diǎn)關(guān)注，半固體壓鑄機(jī)的國產(chǎn)化，成功的擺脫了以往依賴美國以及日本進(jìn)口設(shè)備的歷史，開創(chuàng)了國內(nèi)自主研發(fā)高科技半固體壓鑄機(jī)的新篇章。

　　作者簡介

　　楊霖 技術(shù)工程師 就職于歐姆龍貿(mào)易上海有限公司，負(fù)責(zé)MC運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)。