切坯机主传动为一偏置曲柄滑块机构,带动传送皮带与切坯装置。要求随着泥胚的出条速度和位置变化,实时改变旋转伺服的速度及位置,伺服控制的偏置式曲柄滑块机械原理如图1所示。
图1 伺服控制的偏置式曲柄滑块机械原理图
从运动学观点出发,通过实时改变曲柄滑块机构输入曲柄的角速度,可使滑块的输出运动满足特定的要求,使该机构在刚性结构不变的情况下,满足多种任务需要。角速度实时控制要求得到伺服输入曲柄滑块机构的控制模型,根据所得的模型控制伺服电机,使输入曲柄的速度位置按需要改变,可以获得希望的输出运动速度位置。 客户设备原采用普通PLC控制,一直无法很好地满足生产需求,主要问题在于偏置曲柄滑块机构的运动公式极为复杂,普通PLC受到海量运算能力制约,几乎不可能实现主轴编码器与从轴伺服之间按照复杂的公式严格的位置对应关系控制,实现不了控制精度,以致于切割不齐,需要工序反复。 2.3 20PM高速同步切坯解决方案分析 台达DVP-20PM00D是一款具有运动控制专用功能的可编程控制器。DVP-20PM00D的最大特点是PLC主机直接提供电子凸轮功能,采用独立运动处理芯片,实时处理主从轴之间的运动关系, 2轴同步控制时间小于0.5ms, 从而保证高速时主轴与从轴之间的位置和速度关系,从而解决了位置同步的问题。或者说DVP-20PM00D是内置电子凸轮功能的PLC,所以有些场所直接称呼DVP-20PM00D为台达20PM运动控制器。 切坯运动控制正是利用了20PM运动控制器的电子凸轮功能很好的解决了上述高速切割时出现的不等长等问题。20PM具有2路500KHz的输入与输出,在电子凸轮功能中定义X轴为从轴,编码器输入轴为主轴,当定义好CAM Table后,从轴依据定义的曲线跟随主轴运动。采用高速双CPU结构形式,利用独立CPU处理运动控制算法解决海量运算,可以很好地实现各种运动轨迹控制、逻辑动作控制,直线/圆弧插补控制等。通过20PM的凸轮表功能很方便的导入公式,让伺服的运行完全按照设定的轨迹。达到对伺服每个角度精确控制的目的。20PM主要特点: (1)20PM适用于高速、高精度、高复杂的运动控制场合; (2)多段速执行及中断定位; (3)64K 大容量, 内置Flash存储体; (5)两组差分脉冲输出,最高脉冲输出达500KHz; (6)两组手摇轮控制; (7)内置电子凸轮功能,轻松实现绕线、飞剪、追剪等应用; (8)支持PLC顺序逻辑控制及NC控制(G 码与M码)。