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門板銑孔機是眾多國際建材、木門生產(chǎn)廠家的重要配套設(shè)備。某企業(yè)的原設(shè)備是從日本進口，機器體積龐大，操作復(fù)雜，對技術(shù)工人要求比較高，雖然加工精細，但是由于機械和電氣的雙重限制，加工節(jié)拍較慢。在使用臺達機電產(chǎn)品進行改造之后，生產(chǎn)節(jié)拍由80套/天提升至200套/天，生產(chǎn)節(jié)拍大幅提高，直接為客戶提升效率，該方案得到了客戶的高度認可。
原系統(tǒng)為工業(yè)電腦搭配伺服方案，要求其中X、Y兩顆伺服軸可以進行直線插補和圓弧插補，由工業(yè)計算機來運算并輸出插補指令。X、Y軸將韌物移動到需要開孔的位置，變頻器帶動韌物旋轉(zhuǎn)，逐漸在門板上銑出一個圓孔或者跑道型的孔。根據(jù)客戶工藝的需求和成本的考慮，為客戶提供了臺達的DVP32ES2-C型號PLC，本款PLC內(nèi)置1Mbps CANopen通訊總線，結(jié)合新一代主機處理速度，以高抗干擾性與省配線優(yōu)勢搭建現(xiàn)場設(shè)備；COM3支持CANopen標準協(xié)議DS301。另外搭配臺達ASDA-M伺服，該產(chǎn)品支持內(nèi)部位置功能，支持三軸螺旋插補、三軸直線插補、兩軸圓弧插補、兩軸直線插補，非常適合該種現(xiàn)場應(yīng)用。
1 臺達系統(tǒng)設(shè)計
1.1工藝要求
門板銑孔機的工作原理即在整張木質(zhì)門板上，銑出鎖孔、把手等圓孔，整個過程需要X、Y軸做平面圓弧插補或直線插補，Z軸做垂直的上下運動配合。系統(tǒng)要求剛性較強，加工平滑，銑出的圓要滿足各方向直徑誤差在0.1mm。
1.2 系統(tǒng)配置
此系統(tǒng)的控制器選用臺達DVP32ES2-C，通過CANopen總線將插補位置、角度等發(fā)給伺服驅(qū)動器；驅(qū)動器選用臺達ASD-M-0721-M伺服驅(qū)動器+ECMA-C20807PS伺服電機。ASD-M系列伺服也可以搭配B2系列的伺服電機，在滿足需求的情況下，可以降低客戶成本，提升競爭力。
2 CANopen配置
首先打開CANopen Builder軟件，單擊菜單欄中的“設(shè)置”——“通訊設(shè)置”——“串口設(shè)置”，在“串口設(shè)置”中選擇COM口，設(shè)置波特率為默認的9600,7，E，1，ASCII模式，該設(shè)置是CANopen Builder軟件和電腦通訊的設(shè)置。選好后，點擊在線按鈕，如果連接正確的話會搜索到ES2-CPLC圖標。
將伺服的CN6接到PLC的COM3上，線序參考ASDA-M系列手冊3.8節(jié)。在CN6的另一個口插上終端電阻。添加伺服配置，因為ASD-M系列伺服目前設(shè)計為每軸2個RX和2個TX，所以只能添加P2-30=5，上電寫5，防止連續(xù)寫入EEPROM，而降低EEPROM 壽命。P5-07（Pr命令觸發(fā)器）用來選擇所執(zhí)行的Pr。P6-03（路徑1的定義）P6-07、P6-09路徑3、4的數(shù)據(jù)，客戶之前將Pr3、Pr4的功能定義好，只要修改相應(yīng)的數(shù)據(jù)即可。詳見CANopen Builder軟件幫助中16.17節(jié)。
表1 臺達ASDA-A2伺服驅(qū)動器通訊參數(shù)設(shè)置
表2 與本例相關(guān)的ADSA-A2伺服驅(qū)動器的參數(shù)說明
備注：伺服驅(qū)動器共有64段位置可供選擇，選擇哪一段可通過外部輸入端子進行選擇，各段位置的加減速時間、速度及目標位置可根據(jù)各段位置參數(shù)進行設(shè)定。此范例中以第一段位置為例進行說明，第一段位置的位置參數(shù)為P6-02、P6-03。
按照表3分別對DVPCOPM-SL掃描模塊進行設(shè)置。
表3模塊設(shè)置參數(shù)
然后，將做好的配置下載到PLC里，將伺服參數(shù)和PLC的寄存器對應(yīng)，這樣就可以方便的修改參數(shù)。
圖1 每臺伺服的RxPDO、TxPDO配置
3 伺服Pr配置
臺達ASDA-M系列伺服在Pr配置里可以選擇路徑類型。以直線插補為例，先選擇路徑類型為直線插補，AUTO：自動執(zhí)行下一路徑如果路徑動作連續(xù)可以選擇YES，如果動作不連續(xù)，則選擇NO；CMD：位置命令選擇00：ABS絕對定位。
加減速時間根據(jù)客戶要求來設(shè)置，目標速度SPD指令可以選擇相應(yīng)的參數(shù)，如圖2中選擇了POV15:5000.0（P5-75），則目標速度為5000rpm。如果想修改速度，只要將P5-75的參數(shù)配置到CANopen里面，通過總線修改參數(shù)即可。軸別選擇可以設(shè)置具體是那兩個軸進行直線插補，例子中選的是X、Y軸。
資料值中，填寫X軸的位置命令和Y軸為位置命令，例中為35900和3900。如果想修改插補的距離則修改相應(yīng)Pr的資料值即可。
圖2伺服Pr配置
ASD-M系列伺服的pr內(nèi)置直線插補和圓弧插補，只要選擇軸別即可。目前ASD-M系列伺服的圓弧插補只支持相對位置的插補。需要注意的是，如果是需要絕對可以用HMC加ASDA-M伺服。
圖3 加工效果圖
如圖3所示，圓孔各點直徑誤差在0.1mm左右，滿足客戶需求。客戶將動作分解為直線差補和圓弧插補，Z軸則為上下進刀退刀動作。
圖4圓弧插補波形
可從如圖4中看出，X、Y兩軸插補的反饋位置，應(yīng)該是正弦余弦波相結(jié)合。另外也可以打開X-YChart來觀察圓弧插補的形狀。
4 注意事項
通過CANopen給伺服直線插補命令時，需要同時觸發(fā)X軸和Y軸的P5-07，并且兩個軸的位置要同時寫入。例如X、Y軸的Pr5設(shè)置為直線插補，那么需要同時觸發(fā)X、Y的P5-07；如果是X、Y圓弧插補，則只觸發(fā)任意一個軸即可實現(xiàn)圓弧插補。
5 結(jié)束語
臺達ES2-C系列PLC搭配ASD-M系列伺服，完全可以實現(xiàn)一些常見的直線插補、圓弧插補功能，速度響應(yīng)快、加工精度高、性價比高，具有一定的推廣價值。
作者簡介：
季興，男，畢業(yè)于燕山大學(xué)，現(xiàn)就職于中達電通股份有限公司東北大區(qū)機電事業(yè)部，擔(dān)任應(yīng)用工程師職務(wù)。
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