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案例頻道 七頭鑰匙機是一種同時加工七把鑰匙的設備。鑰匙形狀如圖1所示，該鑰匙有兩面，每一面都有18個孔， 孔的排列如圖2所示。這種類型的鑰匙，孔的深度有三個規格，按照排列組合可產生出3億把不同的鑰匙，這使得鑰匙重復率非常低。
圖1
圖2
一、 系統配置及控制方案
系統具體配置見表一：
表一
|
|
名稱 |
規格型號 |
數量 |
|
1 |
工控機 |
研祥 |
1 |
|
2 |
力控上位軟件 |
力控6.0 |
1 |
|
3 |
PLC |
K406CN-24AR |
1 |
|
4 |
伺服驅動器 |
ED430-0157-AA |
2 |
|
5 |
伺服驅動器 |
ED200-AA |
7 |
|
6 |
伺服驅動器 |
ED430-0040-AA |
7 |
|
7 |
伺服電機 |
130D-0157-20AAA |
2 |
|
8 |
伺服電機 |
23S41-0650-803J7-AA |
7 |
|
9 |
伺服電機 |
60S-0040-30AAA |
7 |
|
10 |
變頻器 |
SV3202 |
7 |
本系統用工控機通過MODBUS RTU協議分別跟Kinco PLC和臺安變頻器通訊，Kinco PLC則通過CAN總線控制Kinco伺服。該系統利用CAN總線的高通訊速率，從而可以快速地控制多臺伺服的聯動，達到了系統快速性的要求。系統控制方框圖如圖3所示：
圖3
在本系統中，工控機主要起到設置變頻器頻率，鑰匙編碼的生成和傳輸，通過PLC設置伺服的速度，并顯示各伺服的實時坐標；PLC主要是通過CAN控制伺服的動作，同時也通過I/O點控制變頻器的啟停。
二、 工藝流程與要求
1）工藝流程
二、 工藝流程與要求
1）工藝流程
圖4
工作流程解析：首先啟動有兩個按鈕，一個是藍色的，一個是綠色的。藍色按鈕是按同一個序號編碼加工鑰匙；綠色是按下一個序號編碼加工鑰匙。按了啟動之后，Z軸開始回到工作零點（自定義的），到位后，X、Y軸也開始定位到第一個孔的位置，定位完成，旋轉軸旋轉設定的角度，完成后，Z軸開始鉆孔，鉆完一個孔后，X、Y軸繼續定位，一直到鉆完18個孔后，旋轉軸將鑰匙翻轉180°，然后再重復之前打孔的流程，直到鑰匙兩面都打了18個孔，X、Y、Z軸回工作零點，旋轉軸回到0°位置，鑰匙加工完成。
2)工藝要求
1. 工控機方面：能實時顯示X、Y、Z的坐標，可以自由設定孔間距、孔排距、孔深級差、各軸的速度，能從外部導入編碼文件，并從組態畫面自由的選擇某個編碼傳輸到下位機。實現多用戶操作，分三個等級，分別有不同的操作權限。
2. 定位功能：用戶任意選定工作原點后，系統自動校正，以后運行時可以自動找原點；
3. 斷電保護：上電后程序沿著斷點繼續向下運行；
4. 同時控制功能：能夠同時控制所有16套伺服按照工藝流程運行；
5. 分別調整功能：每套伺服可分別單獨手動校準；
6. 每分鐘可生產七把鑰匙，其中X、Y、Z方向精度為正負0.02mm，旋轉方向±20?旋轉范圍內精度±0.05?，可重復加工同一把鑰匙；
三、 實現方法
1．伺服系統： X、Y軸采用1.57KW的三相伺服（ED430-0157-AA和130D-0157-20AAA）；
Z軸采用7套兩相伺服（ED200-AA和23S41-0650-803J7-AA）；
旋轉軸采用7套400W的三相伺服（ED430-0040-AA和60S-0040-30AAA）；
2.工控機：工控機通過PLC設置各個伺服的速度，顯示伺服的當前位置和伺服報警信息，手動控制伺服和變頻器的啟停。利用數據庫鏈接功能，通過導入數據庫文件，從而可以從畫面上直接讀取數據庫里面的數據，并且根據PLC的信號來傳輸到PLC。
3.伺服的聯動：本系統最主要的動作就是要實現16個伺服的聯動，而本方案采用了CAN總線，利用我們的智能型伺服不需要脈沖/方向控制的特點和它的總線功能，用PLC通過CAN通訊中的PDO報文來設置伺服的操作模式、控制字、速度、位置等參數，從而啟動伺服的定位模式控制，同時也通過讀取伺服的狀態字來判斷伺服是否定位到位，從而以該到位條件來互鎖每個動作的執行，使得每個伺服能夠很好的完成彼此之間的聯動。
4.本方案做出的效果完全達到了客戶的要求，精度達到了正負0.01mm以內，并且速度達每分鐘7把鑰匙。
四、總結
在本方案中，PLC與伺服之間采用了CAN總線通訊，這就大大提高了伺服的響應速度，比起采用脈沖加方向的控制方案，CAN總線方案大大減少了布線，提高了速度，簡化了PLC的程序。
2)工藝要求
1. 工控機方面：能實時顯示X、Y、Z的坐標，可以自由設定孔間距、孔排距、孔深級差、各軸的速度，能從外部導入編碼文件，并從組態畫面自由的選擇某個編碼傳輸到下位機。實現多用戶操作，分三個等級，分別有不同的操作權限。
2. 定位功能：用戶任意選定工作原點后，系統自動校正，以后運行時可以自動找原點；
3. 斷電保護：上電后程序沿著斷點繼續向下運行；
4. 同時控制功能：能夠同時控制所有16套伺服按照工藝流程運行；
5. 分別調整功能：每套伺服可分別單獨手動校準；
6. 每分鐘可生產七把鑰匙，其中X、Y、Z方向精度為正負0.02mm，旋轉方向±20?旋轉范圍內精度±0.05?，可重復加工同一把鑰匙；
三、 實現方法
1．伺服系統： X、Y軸采用1.57KW的三相伺服（ED430-0157-AA和130D-0157-20AAA）；
Z軸采用7套兩相伺服（ED200-AA和23S41-0650-803J7-AA）；
旋轉軸采用7套400W的三相伺服（ED430-0040-AA和60S-0040-30AAA）；
2.工控機：工控機通過PLC設置各個伺服的速度，顯示伺服的當前位置和伺服報警信息，手動控制伺服和變頻器的啟停。利用數據庫鏈接功能，通過導入數據庫文件，從而可以從畫面上直接讀取數據庫里面的數據，并且根據PLC的信號來傳輸到PLC。
3.伺服的聯動：本系統最主要的動作就是要實現16個伺服的聯動，而本方案采用了CAN總線，利用我們的智能型伺服不需要脈沖/方向控制的特點和它的總線功能，用PLC通過CAN通訊中的PDO報文來設置伺服的操作模式、控制字、速度、位置等參數，從而啟動伺服的定位模式控制，同時也通過讀取伺服的狀態字來判斷伺服是否定位到位，從而以該到位條件來互鎖每個動作的執行，使得每個伺服能夠很好的完成彼此之間的聯動。
4.本方案做出的效果完全達到了客戶的要求，精度達到了正負0.01mm以內，并且速度達每分鐘7把鑰匙。
四、總結
在本方案中，PLC與伺服之間采用了CAN總線通訊，這就大大提高了伺服的響應速度，比起采用脈沖加方向的控制方案，CAN總線方案大大減少了布線，提高了速度，簡化了PLC的程序。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號