南京馬波斯三軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)解決方案

1、職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)企業(yè)解決方案名 稱：南京馬波斯三軸伺服系統(tǒng)編 制 人：郵 箱：電 話：編制時(shí)間：2014/10/9編制單位：費(fèi)斯托（中國(guó)）有限公司 系統(tǒng)工程部南京馬波斯氣動(dòng)三軸伺服系統(tǒng)解決方案總體介紹馬波斯氣動(dòng)伺服系統(tǒng)采用FESTO氣動(dòng)伺服技術(shù)設(shè)計(jì)的，應(yīng)用于三軸系統(tǒng)空間定位的發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)膠工藝；控制系統(tǒng)為由氣源組件、SPC200控制器、比例閥、執(zhí)行氣缸、外置數(shù)字位移傳感器、豎直氣缸平衡無(wú)氣自鎖機(jī)構(gòu)等組成的解決方案。 目 錄氣動(dòng)三軸系統(tǒng)解決方案4主控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成7主控制系統(tǒng)軟件平臺(tái)8系統(tǒng)保養(yǎng)與維護(hù)15氣動(dòng)三軸系統(tǒng)解決方案氣動(dòng)系統(tǒng)組成X軸（水平）和Z軸（點(diǎn)膠）都安裝有拖鏈，Y軸（豎直

2、）行程在100mm以內(nèi)所以可以考慮用波紋管的布線方式；在Y軸平行的安裝有平衡斷氣自鎖缸當(dāng)急停斷氣后，通過(guò)平衡缸的KP元件可以鎖住Y軸停在當(dāng)前位置，不會(huì)下移導(dǎo)致設(shè)備的不可控進(jìn)而發(fā)生事故；平衡缸的氣源由精密減壓閥控制，確保氣源的壓力合理有效，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)設(shè)置2.5bar；系統(tǒng)中X，Y軸共用一個(gè)總線連接到SPC200的第一個(gè)槽的控制單元上，Z軸通過(guò)單獨(dú)的總線連接到SPC200的第4個(gè)槽的控制單元上；所有以3個(gè)軸和氣缸的氣源都是通過(guò)從過(guò)濾減壓總閥過(guò)來(lái)的氣源提供，通過(guò)一個(gè)分氣塊和各個(gè)比例閥連接；請(qǐng)注意氣缸有桿端和無(wú)桿端和比例閥2、4工作口的連接不能改變，其連接方式是唯一的，連接錯(cuò)誤會(huì)引發(fā)SPC200故障報(bào)

3、警。系統(tǒng)的電氣鏈接如圖所示。其中機(jī)械動(dòng)作過(guò)程如下：首先氣源氣通過(guò)PRC過(guò)濾減壓閥進(jìn)入系統(tǒng)，隨后在HEE氣源安全啟動(dòng)閥開啟時(shí)通過(guò)該閥，SPC200控制器通過(guò)CAN總線控制比例閥動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行氣缸動(dòng)作。電氣動(dòng)作如下：SPC200主塊提供信號(hào)處理與電源系統(tǒng)，從左到右依次為SPC200-PWR-AIF（提供電源并驅(qū)動(dòng)鏈接x軸與y軸）、SPC200-MMI-DIAG（串行口接口用于編程寫入）、SPC200-SCU-AIF（驅(qū)動(dòng)鏈接z軸）、SPC200-COM-PDP（Profibus總線接口，用于系統(tǒng)控制，此處未使用）AIF驅(qū)動(dòng)器鏈接軸控制器，其中下方左側(cè)接口為CAN總線輸入，上方接口為CAN總線輸出，

4、下方右側(cè)接口輸出信號(hào)至比例閥電磁鐵，底部接口為連接位置傳感器輸入。主控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成主控系統(tǒng)組成系統(tǒng)中氣伺服主要包括的元件是控制器、比例閥、位移傳感器、氣缸、總線連接器和電纜氣管等附件；比例閥為電壓型，位移傳感器通常有數(shù)字和模擬的；這里是數(shù)字的傳感器，控制方式采用FESTO的總線CP總線驅(qū)動(dòng)；最長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)距離控制器SPC200和比例閥之間不超過(guò)15m.硬件連接通常采用先機(jī)械固定，再氣管連接和電氣電纜的連接，注意XY軸共用一控制板卡；SPC200最多可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)軸；通常可以采用IO、Profibus、DeviceNet的控制方式通過(guò)PLC控制SPC200，實(shí)現(xiàn)各種工況下的定位和施加力的要求。主控制系

5、統(tǒng)軟件平臺(tái)主控系統(tǒng)軟件配置伺服系統(tǒng)機(jī)械安裝完畢后，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置和系統(tǒng)的初始化；這些工作是通過(guò)PC上的FESTO 免費(fèi)提供的WINPISA軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的；通過(guò)SPC200上第二個(gè)槽上的COM口通過(guò)RS232協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)SPC200和PC的通訊；打開軟件后，新建項(xiàng)目；根據(jù)硬件的配置，輸入SPC200的各槽的硬件配置；通過(guò)添加AIF軸控制器，和添加和工藝相對(duì)應(yīng)的X，Y，Z軸模塊；再根據(jù)實(shí)際的氣缸、傳感器和比例閥的型號(hào)，輸入到各軸的參數(shù)設(shè)置中；如下圖所示：圖1、X軸參數(shù)設(shè)置圖2、Y軸參數(shù)設(shè)置圖3、Z軸參數(shù)設(shè)置圖4、伺服應(yīng)用參數(shù)設(shè)置以上參數(shù)的設(shè)置，涉及到系統(tǒng)初始化，系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)標(biāo)定時(shí)系統(tǒng)模型的建立；

6、如果參數(shù)設(shè)置的和實(shí)際不相符可能會(huì)導(dǎo)致初始化不能通過(guò)，或影響系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的運(yùn)動(dòng)特性；圖5、伺服控制參數(shù)設(shè)置設(shè)置合理的比例增益，阻尼系統(tǒng)和濾波系統(tǒng)可以改變系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性；系統(tǒng)缺省的系數(shù)都是1.0；客戶可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的工況特定，增加和各系數(shù)的值；達(dá)到一個(gè)較優(yōu)的動(dòng)態(tài)定位特性；達(dá)到一個(gè)較優(yōu)的動(dòng)態(tài)定位特性；圖6、系統(tǒng)在線通訊的連接參數(shù)設(shè)置完后可以連接系統(tǒng)，將新建的項(xiàng)目下載進(jìn)SPC200控制器中；建議下載前先保存、編譯當(dāng)前的項(xiàng)目；圖7、下載項(xiàng)目系統(tǒng)在線時(shí)可以在PC窗口的下部通過(guò)狀態(tài)指示欄監(jiān)視系統(tǒng)狀態(tài)；如下圖所示；圖8、系統(tǒng)狀態(tài)指示欄當(dāng)新的系統(tǒng)完成參數(shù)設(shè)置的操作，或修改運(yùn)行中的系統(tǒng)設(shè)置并下載后，可以在圖

7、8的狀態(tài)欄中看到是否需要多各軸進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的標(biāo)定，靜態(tài)標(biāo)定是必須要通過(guò)的，動(dòng)態(tài)標(biāo)定如果系統(tǒng)程序中沒(méi)有用到G00指令可以不要求；界面如下圖所示：圖9、系統(tǒng)標(biāo)定圖10、位置列表和系統(tǒng)主程序圖11、XY、Z軸運(yùn)動(dòng)子程序系統(tǒng)標(biāo)定通過(guò)后可以編寫程序?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的工藝動(dòng)作，如上圖所示；program0是系統(tǒng)的主程序；位置列表的參數(shù)可以在系統(tǒng)程序中被調(diào)用；在程序中應(yīng)用#T測(cè)試相應(yīng)的狀態(tài)位，可以通過(guò)外部IO或總線提供；實(shí)現(xiàn)程序的跳轉(zhuǎn)和邏輯判斷；實(shí)現(xiàn)不同子程序的調(diào)用。氣伺服PLC總線控制方式系統(tǒng)中采用START-STOP的控制模式；通過(guò)總線提供相應(yīng)的狀態(tài)信號(hào)和給定的位置參數(shù)（整形）控制三軸定位運(yùn)動(dòng)；SPC200具體的定位程序參加上一小節(jié)中的程序圖例；圖12、SPC200 PLC控制方式的選擇在系統(tǒng)進(jìn)行硬件組態(tài)時(shí)，請(qǐng)導(dǎo)入FESTO提供的SPC200的GSDGSE配置文件；以STEP7硬件組態(tài)為例進(jìn)行硬件模塊的組態(tài)，參見下圖：圖13、SPC200 的硬件組態(tài)系統(tǒng)保養(yǎng)與維護(hù)系統(tǒng)關(guān)鍵部件需要提供相應(yīng)的備件，如傳感器、氣缸、比例閥、SPC200卡件；需要定期對(duì)導(dǎo)軌進(jìn)