旋轉式定長切割系統(tǒng)

大功率伺服系統(tǒng)在旋轉式定長切割系統(tǒng)中的應用2008-10-3015:40:53【文章字體:大中小】推薦收藏打印圖1是一種旋轉飛剪機構的示意圖。伺服電機同時帶動上下兩組刀輥，依箭頭所示方向相對旋轉。上下刀輥相對運動由機械結構保證同步，當上刀刃旋轉至正下方時，下刀刃轉至正上方進行裁切。刀輥每旋轉一周，物料被切斷一次;在生產過程中，物料連續(xù)進給，刀輥連續(xù)旋轉，沒有了以往定長切斷過程中的停機時間，因而生產效率大為提高。生產物料連續(xù)進給@速度/長度測量輟脈沖編碼器輸出切斷點傳感器圖1一種旋轉飛剪機構的示意圖生產物料連續(xù)進給@速度/長度測量輟脈沖編碼器輸出PLshe=PS切斷點脈沖PLC接收到的主線速度脈沖圖2伺服電機的電子齒輪比與主線速度的關系1Plshe切斷點脈沖:;!P1:::P2<A切斷點脈沖PLC接收到的主線速度脈沖圖3伺服電機的脈沖數與測量輥的編碼器脈沖數的關系（切長小于一周的刀尖軌跡長）

2)44年豹小-tfsS切斷點脈沖SIS2Plshe切斷點脈沖PLC接收到的主線速度脈沖圖4伺服電機的脈沖數與測量輥的編碼器脈沖數的關系（切長遠大于一周的刀尖軌跡長）

為達到定長切斷的目的，除了保證物料進給速度的穩(wěn)定外，還要實時控制刀輥的運行速度，當切斷長度正好等于刀輥

旋轉一周的刀尖軌跡長時，只須控制刀尖的線速度與物料進給速度完全相同即可。在實施定長切斷的過程中，可以通

過用伺服系統(tǒng)控制刀尖與物料進給進行位置隨動跟蹤，使得伺服電機的編碼器脈沖與速度/長度測量輥的編碼器脈沖

成固定的比例2)44年豹小-tfsS切斷點脈沖SIS2Plshe切斷點脈沖PLC接收到的主線速度脈沖當切長小于刀輥旋轉一周的刀尖軌跡長時，伺服電機的編碼器脈沖數與速度/長度測量輥的編碼器脈沖數的關系如圖3所示。當切長稍大于刀輥旋轉一周的刀尖軌跡長時，伺服電機的編碼器脈沖數與速度/長度測量輥的編碼器脈沖數的關系如圖4所示。當切長遠大于刀輥旋轉一周的刀尖軌跡長時，伺服電機的編碼器脈沖數與速度/長度測量輥的編碼器脈沖數的關系如圖5:示例計算設備的主要參數主線速度測量輥直徑Dzhu100mm主線速度測量編碼器每轉脈沖數Pzhu2500脈沖伺服電機編碼器線數Dsifu2500脈沖伺服電機到刀輥的機械減速比K6.24倍刀輥刃口軌跡直徑Ddao235mm設定切斷長度Lshe500mm（最短），10000mm（最長）切紙最高速度200m/min最高切紙頻率240次/分鐘要求切斷精度±5mm需要在調試時確定的參數P1:上次切刀完畢后跟隨運動的主線脈沖數20脈沖（建議值）P2:本次切刀前跟隨運動的主線脈沖數500脈沖（建議值）設定長度修正量-5~+5mm（建議值為0）總體精度評估伺服電機每脈沖對應刀位移0.047325mm，主線每脈沖對應位移0.04mm，根據設備總體精度指標，可以允許伺服位置跟蹤誤差最大為±10個脈沖，考慮到齒輪傳動精度限制，此數應適當減小。在用戶設定了所有參數之后，PLC首先計算出對應于每一個來自主線速度測量編碼器的脈沖所需要輸出至伺服電機的脈沖數，并形成電子齒輪比的數據表格（數據規(guī)律參見圖1，計算方法請見下文計算實例），然后接收來自主線速度測量編碼器的脈沖，根據預先存在PLC內部的數據表格向伺服系統(tǒng)發(fā)送脈沖。在每一個切斷周期完成后，PLC根據實際測量的切斷長度修正發(fā)送脈沖的數據，以達到更精確的控制。計算L:刀尖軌跡周長L=nXDdao=738.3mmPL:對應于切長等于L的主線脈沖數PL=PzhuXL/（nXDzhu）=5875脈沖PLshe:對應于切長為設定長度Lshe的主線脈沖數Plshe=PzhuXLshe/（nXDzhu）=l3979（設定切長為最短500mm）;l5875（設定切長等于刀尖軌跡周長738.3mm）;l79578（設定切長為最長10000mm）。PS:刀輥旋轉一周對應電機軸上編碼器脈沖數PS二KXDsifu=15600脈沖K0:在切長等于刀尖軌跡周長時PLC輸出脈沖和接收脈沖數量之比K0=PS/PL=2.6553倍情形一：設定長度等于刀尖軌跡周長738.27mmPLC接收主速度脈沖信號，同時發(fā)送K0倍數的脈沖給伺服。當生產速度是200m/min時，主速度檢測脈沖頻率為26525.846Hz。此時PLC發(fā)送給伺服的脈沖頻率為：70434.5875Hz（對應伺服電機的速度為1690.43r/min）情形二：設定長度小于刀尖軌跡周長（最短尺寸500mm）PLC發(fā)送脈沖按下面幾段規(guī)則：lP1段:當上次切刀信號到達時，PLC對內部計長的計數器清零，重新計數，當計數值小于P1時，PLC每接收一個（或N個）主線脈沖，就發(fā)送K0個（或NXK0個）脈沖給伺服（或者說，PLC的輸出脈沖頻率等于輸入頻率的K0倍）l追趕段:如圖6，版輥在追趕段必須比按照K0倍主速度脈沖頻率多走（PS—PLsheXK0）個脈沖。S1=（P3+P4）XAK/2=PS-PlsheXK0,其中，P3=Plshe—P1—P2,則(Plshe—P1—P2+P4)XAK/2=PS—PlsheXK0△K=2(PS—PlsheXK0)/(Plshe—P1—P2+P4)或P4=2(PS—PlsheXK0)/(AK—Plshe—P1—P2)△K可根據刀輥電機的最高轉速、最大加速度以及主線速度的最高值來確定。比如，在最短尺(500mm)切斷時，每秒鐘最快切斷4次，生產速度即為每分鐘120m。此時，主線脈沖頻率為15915.5078Hz,跟隨時送給伺服的脈沖頻率為：42260.7525Hz，對應伺服電機的速度為1014.26r/min。如果伺服的最高速度為2000r/min，則AK選取方法如下:伺服最高速度時，脈沖頻率為83.333kHz，按最高速計算AK=2.58，取AK=2.5，則P4=2(15600—3979X2.6553)/2.5—3979+20+500=568.649，取整為568，速度上升段和下降段的主線脈沖數為：(P3—P4)/2=1445.5，取上升段為Psha=1446，下降段Pxia=1445。lP2段:PLC每接收一個(或N個)主線脈沖，就發(fā)送K0個(或NXK0個)脈沖給伺服(或者說，PLC的輸出脈沖頻率等于輸入頻率的K0倍)本情形下，可根據下面的計算生成數據表格：P為當前周期PLC接收到的主線測速脈沖的總數。當PWP1時，以主線速度測量脈沖輸入至PLC申請中斷(根據PLC的中斷執(zhí)行速度，可設置N個脈沖執(zhí)行一次中斷，表格的長度等于PLshe/N)，中斷后輸出以對應伺服最高速度的頻率發(fā)出NXK0個脈沖。當P1VPW(P1+Psha)時，每次中斷輸出脈沖數為:NX(K0+(P—P1)XAK/Psha)。當(P1+Psha)VPW(P1+Psha+P4)時，每次中斷輸出脈沖數為:NX(K0+AK)。當(P1+Psha+P4)VPW(P1+P3)時，每次中斷輸出脈沖數為:NX[K0+(P3+P1—P)XAK/Pxia>o當(PLshe—P2)VPWPLshe時，每次中斷輸出脈沖數為:NXK0。情形三：設定長度大于刀尖軌跡周長(最長尺寸10000mm)PLC發(fā)送脈沖按下面幾段規(guī)則：1P1段:當上次切刀信號到達時，PLC對內部計長的計數器清零，重新計數，當計數值小于P1時，PLC每接收一個(或N個)主線脈沖，就發(fā)送K0個(或NXK0個)脈沖給伺服(或者說，PLC的輸出脈沖頻率等于輸入頻率的K0倍)l等待段:如圖5,版輥在等待段必須比按照K0倍主速度脈沖頻率少走(PLsheXK0)-PS個脈沖。S1=(P3+P4)XAK/2=PLsheXK0—PS,其中，P3=PLshe—P1—P2,則[(PLshe—P1—P2)+P4〉XAK/2=PLsheXK0—PSAK=2(PLsheXK0—PS)/[(PLshe—P1—P2)+P4>或P4=2(PLsheXK0—PS)/AK—(PLshe—P1—P2)算例1：切長10000mm時，AK選取方法如下：按伺服加(減)速度最小為原則。計算S1的面積，則P4=2(79578X2.6553—15600)/AK—79578+20+500=195703.46/AK—79058,當^K=K0時，P4=—5355，實際上P4不可能為負數，所以，可選P4=0,此時K=4.951此時，AK大于K0，也不符合實際，可以設想在長度為某值時，K=K0、P4=0，即2(PLsheXK0—PS)/((PLshe—P1—P2)+P4)=K0，此時PLshe=11230，即切長為1411.2mm，當切長小于此值時，按算例2、3計算(參照圖6)，當切長大于此值時，比如本算例的10000mm，計算如下:取AK=2.6553,P4=68348，當切長為10m時，速度下降段和上升段分別對應的主線脈沖數為:Psha=Pxia=(P3—P4)/2=5355。算例2:當切長為1000mm時，P4=2(PLsheX2.6553—15600)/AK—PLshe+P1+P2=(7958X2.6553—15600)/AK—7958+520=5530.8774/AK—7438，當AK=0.7436時，P4=0，速度下降段和上升段分別對應的主線脈沖數為:Psha=Pxia=(P3—P4)/2=3719。算例3:當切長為739mm時，P4=2(PLsheX2.6553-15600)/AK-PLshe+P1+P2=(5881X2.6553-15600)/AK-5881+520=15.8193/AK—5361,當AK=0.00295時，P4=0,速度下降段和上升段分別對應的主線脈沖數為:Psha=Pxia=(P3—P4)/2=2680.5。PLshe—Pic接誠斯的主線恐脈沖1P2段:PLC每接收一個（或N個）主線脈沖，就發(fā)送K0個（或NXK0個）脈沖給伺服（或者說，PLC的輸出脈沖頻率等于輸入頻率的PLshe—Pic接誠斯的主線恐脈沖P為當前周期PLC接收到的主線測速脈沖的總數。設定長度大于刀尖軌跡周長，但小于等于1411.2mm時當PWP1時，以主線速度測量脈沖輸入至PLC申請中斷(根據PLC的中斷執(zhí)行速度，可設置N個脈沖執(zhí)行一次中斷，表格的長度等于Plshe/N)，中斷后輸出以對應伺服最高速度的頻率發(fā)出NXK0個脈沖。當P1VPW(P1+P3/2)時，每次中斷輸出脈沖數為：NX(K0-(P-P1)X2AK/P3)o當(P1+3/2)VPW(PLshe—P2)時，每次中斷輸出脈沖數為：NX(K0—(PLshe—P2—P)X2AK/P3)。當(PLshe—P2)VPWPLshe時，每次中斷輸出脈沖數為：NXK0。設定長度大于1411.2mm時當PWP1時，以主線速度測量脈沖輸入至PLC申請中斷(根據PLC的中斷執(zhí)行速度，可設置N個脈沖執(zhí)行一次中斷，表格的長度等于Plshe/N)，中斷后輸出以對應伺服最高速度的頻率發(fā)出NXK0個脈沖。當P1VPW(P1+5355)時，每次中斷輸出脈沖數為：NX(K0—(P—P1)XK0/5355)當(P1+5355)VPW(PLshe—P2—5355)時，每次中斷輸出脈沖數為零。當(PLshe-P2-5355)VPW(PLshe—P2)時，每次中斷輸出脈沖數為：NX(P—(PLshe—P2—5355))XK0/5355當(PLshe—P2)VPWPLshe時，每次中斷輸出脈沖數為:NXK0。在以上計算中，如脈沖數為小數，則將小數部分累計到下一周期取整，再將小數遞推累計。在切刀信號到達時，將接收到的脈沖數(實際切長)與理想值作比較，根據比較結果對發(fā)送給伺服的脈沖數進行調整，繼續(xù)上述循環(huán)。實施效果及修正在本方案中，由于刀輥及其傳動機構慣量比較大，在刀輥每個旋轉周期所作的加速、減速運動都需要系統(tǒng)