关键词：凸轮 砖块切条机 DA200伺服
切条机是是一种用于定长切割的设备。切条机老旧机型采用气缸压合在泥条上的方式，带动切刀与泥条同步进行分切。这种方式使得泥条会有压痕，且由于气缸动作的偏差，切条误差大于5mm以上。
随着自动控制技术不断的提高，运动控制系统愈加成熟，定长裁切设备从传统的停剪，逐渐发展到飞追剪，锯或刀追踪物料达到同步后剪切，极大提高了工作效率。同时由于飞追剪的同步切割性，相对而言可以减小电机功率，在成本上有较好的控制。英威腾所提供的砖块切条机控制系统及方法，能适应精准、快速、同步切割要求，明显提高切割效率和品质，降低企业营运成本。
本项目客户是专业的极具规模的砖块切条机制造商，原有装备以机械凸轮方式进行分切，普通追剪曲线难以精准同步，相对误差偏大，有压痕，效率低。
英威腾深挖行业需求，深入研究工艺流程，推出了以英威腾控制器+伺服+触摸屏为核心的新型砖块切条机控制系统应用方案。核心电气部件全套采用英威腾产品，性能稳定可靠，产品维护方便。该方案控制层采用英威腾IVC1作为系统核心控制器，对追剪、切刀要求工艺环节使用DA200-E伺服电机驱动，伺服与控制器采用Modbus总线通讯连接。
DA200伺服内置电子凸轮功能，用电气的方式模拟机械凸轮做曲线运动。英威腾使用DA200电子凸轮功能替代机械凸轮，简单设定就可根据需求轻松更改加工轨迹，追随性更好，灵活性更强。并且客户不再需要繁琐的更改机械凸轮，减少机械成本和磨损，减少了后期维护，具有更高的效率和稳定性。
DA200伺服ServoPlorer软件支持凸轮规划与设定功能，可以轻松改变凸轮曲线，曲线两点间完成自动平滑差补，凸轮轮廓可达3600点，设备运转更平顺，适用于飞剪、追剪及其他主从应用的场合。
通过本方案，客户减小机械投入，达到免更换凸轮，免维护的目的，使用excel制作对应曲柄滑块结构的凸轮曲线得到同速的同步区，实现了同步切刀机构和泥条的追剪功能，明显提高了精度和速度，速度达到50m/min，精度达到+1mm。
砖块切条机主传动部分为曲柄滑块机构，由带电子凸轮功能的伺服系统带动L1曲柄360度转动，通过L2连杆机构带动滑块（工作台）左右位移，其移动速度及位移变化随着码坯机主轴速度实时改变且非线性动作，当进入同步区输出啮合区域中伺服给PLC电位信号，PLC输出定长脉冲控制切刀伺服移动实现砖块切割，伺服控制偏执式曲柄滑块机构原理如下图所示：
伺服电子凸轮需满足如下要求:
1、切刀机构在同步区和进料泥条同速；
2、在进料泥条最高速40米/分的速度下伺服运行不超过最高速2500转/分；
3、切的泥条长度可设置。
分析计算曲杠滑块结构转动轴与滑块的位置关系,列出相应方程式,由excel计算凸轮曲线得下图曲线:
设备实物如下图:
4.1 系统拓扑图
4.2 砖块切条机电气配置
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名称 |
数量 |
型号 |
|
英威腾DA200伺服驱动 |
1 |
SV-DA200-1R0-4-E0 |
|
英威腾DA200伺服电机 |
1 |
SV-MM13-1R0E-4-1A0-1000 |
|
英威腾DA200伺服驱动 |
1 |
SV-DA200-1R0-4-E0-00T0 |
|
英威腾DA200伺服电机 |
1 |
SV-MM13-1R0F-4-1A0-3000 |
|
英威腾PLC |
1 |
IVC1L-1410MAT |
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英威腾触摸屏 |
1 |
VS070HE-1 |
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编码器 |
1 |
欧姆龙1000线 |
4.3 伺服参数设置
电子凸轮伺服部分关键参数见下表。
|
功能玛 |
功能说明 |
参数值 |
功能玛 |
功能说明 |
参数值 |
|
P0.00 |
电机型号 |
4500 |
P4.04 |
485通讯校验码 |
N 8 1 |
|
P0.01 |
编码器类型 |
2500 |
P5.10 |
回原点方式选择 |
27 |
|
P0.20 |
位置指令选择 |
5（电子凸轮输入） |
P5.19 |
回原后指定目标位置 |
3000 |
|
P3.00 |
开关量1输入配置 |
103（伺服使能) |
P7.00 |
ECAM凸轮曲线选择 |
0(三次样条) |
|
P3.01 |
开关量2输入配置 |
4(报警清除) |
P7.02 |
ECAM使能来源选择 |
0(参数有效) |
|
P3.02 |
开关量3输入配置 |
17(HOME开关输入) |
P7.05 |
ECAM主轴脉冲输入量 |
4800 |
|
P3.03 |
开关量4输入配置 |
18(HOME触发) |
P7.06 |
ECAM主动轴脉冲输入滤波等级 |
6 |
|
P3.10 |
开关量1输出配置 |
3(故障输出) |
P7.16 |
啮合区域正端数字输出 |
1176 |
|
P3.11 |
开关量2输出配置 |
F(回零完成) |
P7.17 |
啮合区域负端数字输出 |
2616 |
|
P3.12 |
开关量3输出配置 |
20(凸轮啮合区域中) |
P7.20 |
ECAM脱离条件 |
4 |
|
P4.03 |
485通讯波特率 |
19200 |
P7.21 |
ECAM脱离啮合主轴位置 |
4800 |
电子凸轮使用ServoPlorer V4.18软件导入，步骤简单，易用性强，具体操作如下：打开软件-工具-电子凸轮-三次样条-下一步-从文件导入数据-选择电子凸轮表-下载数据到驱动器-完成。下载完电子凸轮曲线、伺服参数、PLC程序和触摸屏程序后开始系统调试。
1. 触摸屏中通过输入输出界面测试I/O点接线正确。
2. 点动运行伺服测试伺服接线正确.
3. 自动运行程序.
该台设备使用英威腾DA200-E伺服电子凸轮功能后，切条精度高，现场测试达到稳定1mm精度。切刀机构同步区范围大，切刀轴速度要求降低，最大运行速度提高，支持最高50m/min来料速度。电子凸轮曲线平滑,实际运行机械抖动微小。英威腾DA200-E砖块切条机方案帮助客户实现了设备的升级改造，显著提升切刀精度和生产速度，具有更高的效率和稳定性，使设备运转更顺畅，柔性生产更灵活。
参考文献
[1] 《DA200交流伺服驱动器电子凸轮系统技术指南》深圳市英威腾电气股份有限公司
[2] 《DA200高性能通用交流伺服驱动器_V2.2》上海英威腾工业技术有限公司
