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1 引言

    自動(dòng)切臺(tái)的主要用途是用來(lái)定長(zhǎng)切割透明膠帶、不干膠帶、塑料膜、紙卷等材料，將整卷寬幅的材料通過(guò)設(shè)定的寬度分切成小卷。例如常用的透明膠，就是通過(guò)該設(shè)備切割而成。切割的寬度可以在人機(jī)界面上進(jìn)行設(shè)定。在人機(jī)界面上可以建立多種工作模式，每種模式包含：設(shè)定寬度、切割刀數(shù)兩個(gè)參數(shù)。例如如果客戶選擇模式1，則運(yùn)行后系統(tǒng)自動(dòng)按照模式1設(shè)定的寬度進(jìn)行切割，切割的刀數(shù)達(dá)到設(shè)定的刀數(shù)后，自動(dòng)停機(jī)。如果選擇模式10，則啟動(dòng)后，系統(tǒng)將模式10所設(shè)定的刀數(shù)切割完畢后，自動(dòng)停機(jī)。雙伺服與單伺服的區(qū)別就在于，單伺服控制切臺(tái)的移動(dòng)是通過(guò)伺服帶動(dòng)，進(jìn)刀和退刀依靠油壓系統(tǒng)控制。雙伺服不僅切臺(tái)的移動(dòng)使用伺服而且進(jìn)刀和退刀也使用伺服。進(jìn)刀的長(zhǎng)度能夠在人機(jī)上進(jìn)行設(shè)定，提高了切割的精度。

    自動(dòng)切臺(tái)分為單管和雙管兩種。這兩種設(shè)備上海機(jī)電都已經(jīng)有了成功的案例，而且已經(jīng)在客戶處穩(wěn)定使用，配套機(jī)械廠商也已經(jīng)在正常的使用臺(tái)達(dá)的產(chǎn)品。因?yàn)樵撔袠I(yè)的競(jìng)爭(zhēng)日漸激烈，為了能進(jìn)一步提高設(shè)備的檔次并且滿足更高的精度要求，我們?yōu)榭蛻籼峁┝穗p伺服自動(dòng)切臺(tái)的控制方案，通過(guò)兩天的開(kāi)發(fā)及調(diào)試，將設(shè)備開(kāi)發(fā)成功。近一步鞏固了客戶使用臺(tái)達(dá)產(chǎn)品的信心。同時(shí)臺(tái)達(dá)伺服的性能也得到了客戶的認(rèn)可。

2 電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)組成參見(jiàn)系統(tǒng)框圖（圖1）。

3 雙伺服自動(dòng)切臺(tái)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 工藝主體分析

    雙伺服自動(dòng)切臺(tái)由兩臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)。一臺(tái)驅(qū)動(dòng)主軸馬達(dá)；另外一臺(tái)驅(qū)動(dòng)圓刀（切刀）。兩臺(tái)伺服同軸與絲桿相連，一臺(tái)控制切臺(tái)的定位，即定長(zhǎng)。另外一臺(tái)控制進(jìn)刀和退刀。變頻器通過(guò)RS485通訊的方式控制，給定主軸和圓刀的轉(zhuǎn)速。伺服用Pt模式定位。根據(jù)客戶的要求為其提供了單段和連續(xù)兩種控制方式和10種操作模式。如果有特殊需要，可以將操作模式擴(kuò)展到幾十種模式。每種操作模式包含：寬度設(shè)定、刀數(shù)設(shè)定兩個(gè)參數(shù)。

3.2 工藝控制設(shè)計(jì)

    客戶根據(jù)生產(chǎn)的要求，將需要生產(chǎn)的膠帶的寬度和該寬度需要切割的刀數(shù)在參數(shù)表中預(yù)先設(shè)定好，這兩個(gè)參數(shù)關(guān)聯(lián)PLC中的掉電保持寄存器。如果操作人員選擇單段控制方式，在人機(jī)上輸入模式號(hào)后，系統(tǒng)自動(dòng)把對(duì)應(yīng)該模式的參數(shù)（寬度和刀數(shù)）調(diào)用出來(lái)。啟動(dòng)后，切臺(tái)通過(guò)伺服開(kāi)始定長(zhǎng)橫向移動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定的寬度后，切臺(tái)橫向移動(dòng)停止，通過(guò)另外一臺(tái)伺服控制切臺(tái)縱向移動(dòng)。當(dāng)切臺(tái)移動(dòng)至前限位處，定時(shí)開(kāi)始，保證將膠帶完全切斷，定時(shí)時(shí)間一到，自動(dòng)退回至后限位開(kāi)關(guān)處停止。如果該模式設(shè)定的刀數(shù)不為零，則重復(fù)以上動(dòng)作，直到切割的次數(shù)等于該模式設(shè)定的刀數(shù)后，自動(dòng)停止。如果該模式設(shè)定的刀數(shù)為零則系統(tǒng)不動(dòng)作。而如果操作人員選擇連續(xù)控制方式，在人機(jī)上輸入模式號(hào)，則啟動(dòng)后系統(tǒng)自動(dòng)按照模式1設(shè)定的寬度和刀數(shù)切割，當(dāng)模式1切割完畢后，自動(dòng)按照下一模式設(shè)定的寬度和刀數(shù)切割，如果該模式的設(shè)定刀數(shù)為零，則系統(tǒng)自動(dòng)跳過(guò)該模式，執(zhí)行下一模式，直到將設(shè)定的模式全部切完后自動(dòng)停機(jī)。例如：在連續(xù)模式下：選擇模式１０，啟動(dòng)后系統(tǒng)按照模式１設(shè)定的參數(shù)切割，模式１切割完畢，如果模式２中設(shè)定的刀數(shù)不為零，則按照模式２設(shè)定的寬度和刀數(shù)自動(dòng)切割；如果模式２中設(shè)定的刀數(shù)為零，則系統(tǒng)自動(dòng)跳過(guò)模式２，按照模式３中設(shè)定的參數(shù)切割。以此類(lèi)推，直到將模式１０設(shè)定的寬度和刀數(shù)切割完畢后，系統(tǒng)自動(dòng)停機(jī)。切臺(tái)橫向移動(dòng)的速度可以在人機(jī)上進(jìn)行設(shè)定，橫向移動(dòng)的速度分為兩段速：移動(dòng)的初速、正常運(yùn)行速度。兩段速度的切換通過(guò)定時(shí)完成。兩段速切換的時(shí)間在人機(jī)上進(jìn)行設(shè)定。系統(tǒng)在正常生產(chǎn)前要進(jìn)行對(duì)刀，以保證圓刀能夠?qū)⑺枰懈畹牟牧锨袛啵瑫r(shí)要求快速地進(jìn)刀/退刀，當(dāng)圓刀即將與材料接觸時(shí)，圓刀滿速切割。切割完畢，快速退刀。在這一要求下，我為客戶設(shè)計(jì)了非常人性化的操作。啟動(dòng)前，在人機(jī)上設(shè)定好進(jìn)刀速度、切割速度，然后手動(dòng)進(jìn)刀。手動(dòng)進(jìn)刀開(kāi)始時(shí)進(jìn)刀速度較快，送開(kāi)手動(dòng)進(jìn)刀，圓刀快速退回。此時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)記憶手動(dòng)進(jìn)刀運(yùn)行的時(shí)間，并且將該段時(shí)間在人機(jī)上顯示。當(dāng)系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，每次切割，圓刀都以設(shè)定的進(jìn)刀速度快速接近被切割的材料，運(yùn)行對(duì)刀前自動(dòng)記憶的時(shí)間，時(shí)間一到遍以設(shè)定的切割速度進(jìn)行慢速切割。操作簡(jiǎn)潔便利，更加人性化。

3.3 工藝控制流程
 
    系統(tǒng)控制流程的順序如下所述：

    首先夾頭動(dòng)作，夾頭動(dòng)作前，搖臂氣缸首先要向上動(dòng)作，上到限位后，夾頭和頂針動(dòng)作，將主軸頂緊并且?jiàn)A住。

    然后主軸和圓刀才能啟動(dòng)進(jìn)行切割。

    在自動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中如果按全部停止，則主軸和圓刀停止運(yùn)轉(zhuǎn)，然后頂針退回，夾頭送開(kāi)，頂針退到位后，搖臂氣缸向下，下到限位后停止。在連續(xù)運(yùn)行完畢后，系統(tǒng)自動(dòng)停止，并且自動(dòng)將頂針退回，夾頭松開(kāi)。搖臂氣缸向下到位。然后當(dāng)重新?lián)Q卷后，如果啟動(dòng)夾頭，則切臺(tái)自動(dòng)復(fù)位到原點(diǎn)，并且搖臂向上到位，頂針頂?shù)轿唬瑠A頭夾緊主軸，便于整卷膠帶切割完畢后，進(jìn)行換卷時(shí)，方便使用人員的操作。　　

3.4 自動(dòng)記憶功能

    在整個(gè)自動(dòng)切卷的過(guò)程中，如果出現(xiàn)任何故障或者操作人員手動(dòng)停車(chē)，則系統(tǒng)記錄當(dāng)前執(zhí)行到的模式號(hào)和已經(jīng)完成了幾次切割，如果故障處理完畢后再次啟動(dòng)，則按照停車(chē)前的模式繼續(xù)切割。以上所述的是自動(dòng)切割狀態(tài)。

3.5 自動(dòng)對(duì)刀功能

    在手動(dòng)狀態(tài)下，為客戶提供了自動(dòng)對(duì)刀的功能。即在出現(xiàn)故障或前一次切割質(zhì)量不高時(shí)，

    在停機(jī)的狀態(tài)下，可以通過(guò)人機(jī)或操作面板上，按間接歸位或間接前進(jìn)按鈕，切臺(tái)自動(dòng)以當(dāng)前模式設(shè)定的寬度向后或向前移動(dòng)一個(gè)寬度，達(dá)到自動(dòng)對(duì)刀的功能。同時(shí)也提供手動(dòng)對(duì)刀的功能。

3.6 關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)

1 模式參數(shù)的設(shè)定及調(diào)用

    利用PLC中連續(xù)的掉電保持區(qū)的數(shù)據(jù)記憶所有的模式參數(shù)（寬度設(shè)定、刀數(shù)設(shè)定），且在PLC中對(duì)應(yīng)的地址都是雙字。假如模式1中寬度設(shè)定對(duì)應(yīng)PLC中的D500，則刀數(shù)設(shè)定對(duì)應(yīng)PLC中的D502，則模式2中兩個(gè)參數(shù)在PLC中對(duì)應(yīng)的地址為D504、D506。所以可以利用變址來(lái)尋址。模式號(hào)的輸入對(duì)應(yīng)D570，則通過(guò)以下程序即可實(shí)現(xiàn)參數(shù)的調(diào)用之功能。

SUB D570 K1 D90
MUL D90 K4 D92
MOV D92 F2
ADD D92 K2 D160
MOV D160 F1
DMOV D500F2 D192        //設(shè)定寬度
MOV D500F1 D190         //設(shè)定刀數(shù)

2 長(zhǎng)度計(jì)算

    絲桿的導(dǎo)程10mm,電子齒輪比為2，伺服每10000脈沖/圈，伺服與絲桿同軸連接。寬度設(shè)定2位小數(shù)。因此可以推出設(shè)定的寬度與所需發(fā)送脈沖之間的關(guān)系如下：

    所需脈沖=10000*設(shè)定寬度/100*電子齒輪比*導(dǎo)程=設(shè)定寬度*5

3 模式轉(zhuǎn)換

    當(dāng)前已切割刀數(shù)以退刀到位為基準(zhǔn)，每次加一。當(dāng)已切割刀數(shù)與設(shè)定刀數(shù)相等時(shí)， 將模式自動(dòng)加一。從而將運(yùn)行參數(shù)自動(dòng)轉(zhuǎn)換成下一模式設(shè)定的參數(shù)。

4 通訊

   主軸速度和圓刀的速度通過(guò)RS-485通訊，由PLC給定變頻器。

4 系統(tǒng)調(diào)試

4.1系統(tǒng)調(diào)試

    1  通過(guò)調(diào)試完成整個(gè)控制的邏輯部分。保證基本的邏輯動(dòng)作無(wú)誤。

    2  將主軸和圓刀的頻率部分的通訊程序調(diào)試成功。

    3  用手動(dòng)模式，使伺服以JOG的方式運(yùn)行。

    4  伺服參數(shù)設(shè)定：1-00：2；1-01：0；1-44：2；2-08：12；2-10：1；2-15：0；2-16：0；2-17：0；根據(jù)伺服具體的運(yùn)行效果調(diào)整2-00；2-02；2-04；2-25；2-26；同時(shí)相應(yīng)的調(diào)整1-08參數(shù)，以保證伺服在告訴運(yùn)行時(shí)平緩一些，根據(jù)具體情況設(shè)定該參數(shù)。

    5  判斷伺服的運(yùn)轉(zhuǎn)方向，與要求一致。

    6  將伺服驅(qū)動(dòng)上的接地按要求接好，同時(shí)將變頻器上的接地線與可靠大地連接。否則有可能因?yàn)樽冾l器運(yùn)行起來(lái)的干擾使伺服誤動(dòng)作。如果現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有可靠的大地，相應(yīng)的降低變頻器的載波頻率。如果電柜內(nèi)有24V電源，可以考慮將變頻器的接地線與開(kāi)關(guān)電源的24V-相連，以降低干擾。

4.2 整機(jī)圖片

5 結(jié)束語(yǔ)

    中達(dá)電通主要是中國(guó)最具成長(zhǎng)潛力的自動(dòng)化市場(chǎng)設(shè)備和服務(wù)供應(yīng)商。臺(tái)達(dá)變頻器、編碼器、人機(jī)界面、PLC、伺服、溫控器等機(jī)電制品和技術(shù)服務(wù)涵蓋主要的自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域。中達(dá)電通的母公司為世界著名的電子制造跨國(guó)企業(yè)――臺(tái)達(dá)電子集團(tuán)。臺(tái)達(dá)集團(tuán)在江蘇吳江建有規(guī)模龐大的生產(chǎn)基地，提供機(jī)電產(chǎn)品的全面制造。中達(dá)電通的服務(wù)體系遍布全國(guó)。臺(tái)達(dá)還是全球第一大電源管理系統(tǒng)供貨商。作為工控行業(yè)內(nèi)的知名廠商，通過(guò)應(yīng)用自己的產(chǎn)品能夠?yàn)楦餍懈鳂I(yè)的客戶提供全面的解決方案。 最佳的產(chǎn)品性?xún)r(jià)比、周到完善的全國(guó)乃至全球聯(lián)保服務(wù)能夠保證客戶利益。