高精度的交流伺服定剪系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

在卷筒流水線(xiàn)的板帶生產(chǎn)企業(yè)中，如扎鋼、鋁鉑、卷筒紙等，其裁切系統(tǒng)，許多企業(yè)基本上還在沿用以前的直流或交流變頻組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)，其裁切精度雖能達(dá)到基本的要求，但往往不是很高，隨著社會(huì)的發(fā)展，生產(chǎn)企業(yè)精益求精，對(duì)提高自身的品牌形象也日顯重要，同時(shí)也滿(mǎn)足了客戶(hù)對(duì)產(chǎn)品越來(lái)越高的要求。

系統(tǒng)原理

圖1：康爾達(dá)公司的交流伺服定剪系統(tǒng)。

假設(shè)要裁切的長(zhǎng)度為S，主動(dòng)輥的周長(zhǎng)為L(zhǎng)，主輥轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)N（或者說(shuō)角度），則S=LN，這是一個(gè)線(xiàn)性方程，也即S和N成正比，假設(shè)減帶機(jī)齒輪的變比為K，則可求出S和電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)圈數(shù)X，S=L*X/K。此式說(shuō)明S和X仍為一個(gè)線(xiàn)性方程，為此要取得需要的長(zhǎng)度S，只需控制住電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)。在原系統(tǒng)中采用變頻器、PLC、編碼器和高速計(jì)數(shù)模塊來(lái)組成控制系統(tǒng)，其中PLC給定值（長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的脈沖量）送入變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)又帶動(dòng)編碼器旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生脈沖，反饋回高速計(jì)數(shù)器送入PLC和原給定值比較，直到相等時(shí)停止電機(jī)的運(yùn)行。實(shí)際使用中此系統(tǒng)雖然通過(guò)調(diào)整變頻器的方式，引入第一、二加減速時(shí)間來(lái)減少電機(jī)的慣性，使電機(jī)在極慢速成爬行時(shí)停車(chē)。但此系統(tǒng)的精度仍不可能很高。其缺點(diǎn)：（1）編碼器和電機(jī)不同軸、不是一體；（2）電機(jī)停車(chē)要用抱閘來(lái)剎車(chē)，而抱閘的快慢和力量對(duì)精度都將產(chǎn)生影響。而利用交流伺服系統(tǒng)后這兩方面

工藝設(shè)備

■ 操作臺(tái)―由主令電器控制定尺系統(tǒng)的自動(dòng)和手動(dòng)，由8421編碼的撥碼開(kāi)關(guān)提供所需要的裁切尺寸。
■ PLC―采用FX1N-40MT，該P(yáng)LC具有成本較低，且?guī)в兴枰母咚倜}沖輸出，一個(gè)PLC單元能同時(shí)輸出2點(diǎn)100KHz脈沖，該P(yáng)LC配備有7條特殊指令，包括零返回、絕對(duì)位置讀出、絕對(duì)或相對(duì)驅(qū)動(dòng)以及特殊脈沖輸出控制，抗干擾能力也較強(qiáng)，且編程方便，使用面廣，采購(gòu)方便。
■ 伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器―伺服電機(jī)采用松下伺服電機(jī)MDMA202A1G，此電機(jī)帶有同軸高精度的旋轉(zhuǎn)編碼器，該編碼器為增量式2500p/r，分辯率：10000；驅(qū)動(dòng)器采用松下MDDA203A1A和伺服電機(jī)組成的系統(tǒng)具有很好的控制性能，此系統(tǒng)穩(wěn)定性好，設(shè)置好參數(shù)后不用再人工干預(yù)，可靠性高，基本上不用維護(hù)，因此也不存在維護(hù)費(fèi)用。

圖2：控制系統(tǒng)硬件圖。

控制系統(tǒng)軟件

因采用的是三菱FX1N-40MT，用其附帶的FXGP/WIN軟件進(jìn)行梯形圖語(yǔ)言編程，非常直觀(guān)，易理解，整個(gè)程序簡(jiǎn)潔，且與驅(qū)動(dòng)器的通訊方便，只需較簡(jiǎn)單的接線(xiàn)便可完成。

圖3：程序框圖。

圖4：程序圖。

使用交流伺服的優(yōu)點(diǎn)

■ 運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)；
■ 控制精度高，交流伺服的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證；
■ 響應(yīng)速度快，加減速時(shí)間均可在極短的時(shí)間內(nèi)完成；
■ 能恒力矩輸出，不受轉(zhuǎn)速的影響；
■ 具有較強(qiáng)的過(guò)載能力；
■ 交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)自身組成閉環(huán)，控制更可靠。

結(jié)束語(yǔ)

我司采用了此套系統(tǒng)后，穩(wěn)定性和精度大大提高，減少了損失，滿(mǎn)足了客戶(hù)更高的要求，經(jīng)濟(jì)效益顯著。同時(shí)也為今后的推廣積累了經(jīng)驗(yàn)，再接下來(lái)的幾年里我司相繼更改了其他的流水線(xiàn)，較低的成本取得了很好的效果。后來(lái)也在同行中得到了認(rèn)同和推廣，后來(lái)上的線(xiàn)全部都采用了該類(lèi)似的系統(tǒng)，而摒棄了原來(lái)的變頻夾送方式。