【摘要】通過采用臺達(dá)10MC運(yùn)動控制器、高速CANOPEN總線控制以及A2系列伺服，全伺服硅鋼片橫剪線的精度和速度都得到了大幅提高。

【Abstract】Through the use of Delta 10MC motion controller, high-speed CANOPEN bus controlling and A2 series servo, accuracy and speed of full servo silicon steel 

sheet cutting line are greatly improved.

【關(guān)鍵字】總線控制；A2伺服； 雙CPU控制

【Keywords】bus control;A2 servo; double CPU control

1  前言

華東地區(qū)一直是電工裝備設(shè)備使用大戶，特別是變壓器鐵芯制造業(yè)。在國內(nèi)也不乏有電工裝備的制造企業(yè)，但在全伺服電動數(shù)控橫剪線方面，與國外同行相比還較落后，尤其是裝備于電力變壓器鐵芯制造的400型、600型、甚至900型的變壓器鐵芯橫剪線。這些年隨著國內(nèi)對電力行業(yè)的大力投入，電力設(shè)備行業(yè)一直處于上升態(tài)勢，很多企業(yè)已經(jīng)看好未來的市場，紛紛采購大型的變壓器橫剪線來裝備自己，從目前國內(nèi)變壓器鐵芯加工行業(yè)近年來對橫剪線的需求來看，液壓橫剪線、氣動橫剪線都因存在諸多的設(shè)計缺陷被逐步淘汰，而進(jìn)口的加拿大MTM線、德國喬格線等價格太高，一般捉襟見肘的中小型企業(yè)無法承受。

目前，臺達(dá)通過與設(shè)備廠商深入合作，開發(fā)出了全伺服硅鋼片橫剪線，通過采用10MC運(yùn)動控制器與高速CANOPEN總線控制、臺達(dá)A2系列伺服，使設(shè)備的精度與速度都達(dá)到或超過行業(yè)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)。并且在控制架構(gòu)上，由于采用總線控制，當(dāng)客戶的設(shè)備需要有更多工位時，可以在不增加控制器成本的情況下，使全套設(shè)備升級，具有極高的可擴(kuò)充性、靈活性與性價比。

2  設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理

設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 設(shè)備圖

此設(shè)備用于變壓器鐵芯的定長裁切，將成卷的硅鋼帶裁切成一定長度一定形狀的硅鋼片。設(shè)備組成部分（見圖1）包括放料機(jī)構(gòu)、送料單元、45度角裁切、135度角裁切、沖V形孔、軌道位置調(diào)整，另外，0度切和圓孔沖為選配。

此設(shè)備全線采用單邊定位、可全自動調(diào)寬。設(shè)備裁切出來的各種形狀的成品，通過相應(yīng)的疊裝法，組合成變壓器鐵芯的半成品，如圖2所示。

圖2 鐵芯的生產(chǎn)過程

                                  圖3 45度與135度裁切                                                     圖4 沖V形孔

設(shè)備工作時，用戶首先選擇想要裁切的硅鋼片形狀，并輸入相關(guān)參數(shù)，起動設(shè)備，PLC先會根據(jù)參數(shù)計算出各工位的動作順序及每一步的送料長度，然后再動作。 

設(shè)備的生產(chǎn)過程，本質(zhì)上來說，屬于“停剪”，即先用伺服拖動送料輥，送出相應(yīng)長度鋼帶，然后，送料停止，氣缸壓緊鋼帶，再讓剪切工位動作，讓伺服帶動切刀上下切一次，將料切斷，再送料，周而復(fù)始。

剪切固定形狀的硅鋼片，較為簡單。我們在10MC程序中固化了幾種常用的片型形狀，客戶選擇后，輸入不超過4個參數(shù)，設(shè)備就可裁切出符合要求的硅鋼片。

此設(shè)備控制的真正難點(diǎn)在于，如何實現(xiàn)裁切客戶多種“非標(biāo)準(zhǔn)”片型。

3  電氣架構(gòu)及選型說明

通過詳細(xì)了解客戶設(shè)備的工藝（目前的設(shè)備為2剪1沖,配了5顆伺服），我們給客戶配置了以下產(chǎn)品：PLC: DVP10MC11T+16SP11R×2、人機(jī)界面DOP-B10S615、ASDA-A2-M伺服2kW×5、CANOPEN專用電纜與終端電阻以及其它電氣配件。

圖5 控制架構(gòu)圖

4  部分程序說明

設(shè)備工作前，首先要設(shè)好系統(tǒng)參數(shù)，主要是機(jī)械相關(guān)參數(shù)。

圖6 系統(tǒng)參數(shù)界面

之后，要設(shè)置好設(shè)備上已裝好了的各工位相對位置，這里的參數(shù)非常重要，決定設(shè)備的裁切精度，及各工位工作時的先后順序。

圖7 刀具偏移量界面

設(shè)備系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定好后，就可以正常生產(chǎn)了。首先，選擇片型，并設(shè)好硅鋼片原料的寬度。如圖8所示，然后輸入加工的長度及片數(shù)，按下啟動按鈕后，設(shè)備生產(chǎn)開始。

圖8 加工長度及片數(shù)設(shè)置界面

上文中提到，如果客戶想要生產(chǎn)非標(biāo)準(zhǔn)片型，怎么辦？在這里，我們?yōu)榭蛻籼峁┝丝晒┢渥杂删庉媱幼鞑襟E的畫面，如送料多少，然后，哪把切刀動，再送料多少，再動哪把切刀等等。

每個客戶自定義的片型有50步加工程序，HMI中一共可存80組片型的數(shù)據(jù)，并且可以給每個片型起名。實現(xiàn)這個功能是利用了臺達(dá)屏的配方功能。如圖9所示。

圖9 程序編輯界面

在屏的程序里，我們已將為設(shè)備日后升級成“3剪2沖”做了準(zhǔn)備（多了零度切和圓孔沖），這樣，不管客戶設(shè)備的配置如何，操作界面是統(tǒng)一的，方便操作人員的使用。

10MC處理上面的用戶自定義片型的方法是：通過將配方從HMI調(diào)回PLC，再通過相應(yīng)運(yùn)算（由子程序完成），將數(shù)據(jù)算好，然后由主程序調(diào)用。

圖10 PLC程序

點(diǎn)動調(diào)機(jī)主要用于設(shè)備初期調(diào)試與后期的故障排除，如圖11所示。

圖11 點(diǎn)動調(diào)機(jī)界面

5  PLC程序說明

10MC使用雙CPU控制，一個CPU執(zhí)行運(yùn)動控制程序，用CANOPEN BUILDER軟件編程；一個CPU為標(biāo)準(zhǔn)PLC，用臺達(dá)WPLSOFT軟件編程，兩個CPU之間通過共用的數(shù)據(jù)交換區(qū)交換數(shù)據(jù)（D6000到D6476）。

根據(jù)10MC自身的特點(diǎn)，在編程時，我們將控制A2伺服的程序編寫在運(yùn)動控制程序中，共有5個子程序（任務(wù)），分別是CFC1-SON(控制伺服使能及原點(diǎn)初使化)，CFC-JOG(在點(diǎn)動調(diào)機(jī)時，控制各伺服)，CFC03-MAIN（設(shè)備正常工作時，控制并協(xié)調(diào)各伺服的動作），CFC04-STOP(保護(hù)功能)，CFC05-READ(將伺服的當(dāng)前位置及速度等相關(guān)參數(shù)讀回，并傳給PLC程序控制相關(guān)氣缸)。

圖12 控制程序界面

PLC部分的程序主要是運(yùn)算和邏輯處理，讓運(yùn)動CPU與普通PLC CPU分工處理設(shè)備的程序，使程序結(jié)構(gòu)清晰，調(diào)試方便。

圖13中的PLC程序為點(diǎn)動調(diào)機(jī)功能，通過觸發(fā)相關(guān)位信號（如M171,M172等等），并通過公共數(shù)據(jù)交換區(qū)（這里是D6252，D6253）將信號傳給運(yùn)動控制CPU，然后運(yùn)動控制CPU再解析每個位的作用，控制相應(yīng)伺服（如上圖用的是MC MOVE VELOCITY指令）。

圖13 點(diǎn)動調(diào)機(jī)功能實現(xiàn)程序

6  伺服調(diào)試簡要說明

臺達(dá)A2伺服具有很多工作模式，本文中選擇的是其CANOPEN控制模式，通過DS402協(xié)議控制伺服運(yùn)轉(zhuǎn)。由于是采用通訊，參數(shù)設(shè)置主要為增益參數(shù)（本文中使用的是半自動增益調(diào)整，頻寬40，開啟共振抑制P2-47=1）、通訊參數(shù)（P3-00到P3-09）。如果現(xiàn)場對通訊的干擾大時，可將通訊參數(shù)P3-09的個位數(shù)由小調(diào)大，并正確使用終端電阻，可解決此問題?！　?/p> 7  結(jié)束語

經(jīng)過調(diào)試，該設(shè)備性能達(dá)到同行業(yè)領(lǐng)先水平。由于采用了CANOPEN控制架構(gòu)，接線少，程序以模塊化編輯，方便升級。送料，沖、剪都采用臺達(dá)A2系列高響應(yīng)伺服電機(jī)驅(qū)動，高效、低噪音。后續(xù)此機(jī)型可能配置更多的伺服（最多10顆），這樣10MC控制器的省配線及成本的優(yōu)勢就更能顯現(xiàn)出來。

作者簡介：

張根軍，出生于1981 年 10 月，畢業(yè)于江蘇技術(shù)師范學(xué)院機(jī)械制造與自動化教育專業(yè)，現(xiàn)就職于臺達(dá)股份有限公司南京分公司，主要專注于臺達(dá)自動化產(chǎn)品在江蘇市場的技術(shù)支持工作。