MC206X运动控制器的应用

2016-04-01

大型轧辊磨床广泛应用于冶金、铝加工、造纸、塑料等行业,可磨削圆柱形平辊,中高(凹)曲线磨削和任意曲线,锥面磨削。通过英国翠欧运动控制器MC206,控制三个伺服轴,即砂轮架X轴、中高机构U轴、拖板Z轴。能够实现任意曲线的运动控制,很方便地控制轧辊磨床的磨削曲线。通过日本三菱触摸屏,设置和显示相关的图形和参数,实现了人机对话。通过日本欧姆龙PLC,控制机床所有的逻辑动作。由于采用了世界一流的轧辊磨床制造技术,产品性能和加工精度均达到了世界先进水平。
一.   硬件连接

图一:以MC206
为控制核心的控制系统布线图
图一中左下端是翠欧公司的MC206(带绿色端子)、它是整个系统的控制核心。上端的欧姆龙PLC实现简单的I/O控制、右下端的安川伺服驱动器和电机是系统地执行元件。MC206单元本身有16个输入输出点,我们用了9个输入信号分别连接三个轴的参考点信号和限位信号。MC206通过串口B和欧姆龙C200HE的RS232接口连接进行通讯,这样PLC的输入信号和触摸屏的控制信号可以直接与MC206进行连接。
  MC206有四路模拟量输出信号,我们用了其中的三路与安川伺服单元相连,控制其三个伺服电机,硬件连接如图一所示。我们选用了ε-II
系列SGDM型的伺服单元和SGMGH型伺服电机,伺服电机的控制方式为速度控制方式。MC206的第3号连接端子中V-是输出信号的公共端,V-和V0的信号输出到轴0,即X轴的伺服单元;同样V―和V1输出到轴1,即U轴的伺服单元;V―和V2输出到轴2,即Z轴的伺服单元。MC206中对应轴的编码器反馈接口分别与三个伺服的PG分频输出相连,这样由MC206实现了对三个伺服轴位置环路的闭环控制。
二.  软件编程
要编的程序主要包括:轴参数设置、通讯程序、手动方式程序、回参考点设置、自动方式程序、曲线插补程序。
轴参数设置的内容主要有:轴的类型、轴的反馈极性、比例增益、加速度、减速度、硬限位开关、回参考点开关、软限位等。
将MC206的串行端口1设置为HOSTLINK的主站协议,可以用HLM_READ(……)指令来读取OMRON的PLC内部数据,用HLM_WRITE(……)指令来改写其PLC内部的数据,以供触摸屏显示。
在多数轧钢厂,要求轧辊表面为一正弦曲线。如轧辊长度为变量VR(2),中高量为变量VR(1),以下简单的编程就能满足正弦曲线的磨削:
主轴运动程序如下:
BASE(0,1) ‘基准轴为零轴和一轴
RUN "CAM", 6 ‘按优先级6,运行电子凸轮程序
REPEAT    ‘重复循环开始
DEFPOS(0,0) ‘定义双轴原点
SRAMP AXIS(1)=5  ‘设定平滑固定加减速过程
MOVE(2) AXIS(1)  ‘正方向转两个单位
WAIT IDLE AXIS(1) ‘直到该轴运动停止
WA(200) ‘等待200毫秒
MOVE(-2) AXIS(1) ‘反方向转两个单位
WAIT IDLE AXIS(1) ‘直到该轴运动停止
WA(200) ‘等待200毫秒
UNTIL FALSE ‘没有错循环就不停止
下面这段程序就是计算并执行电子凸轮功能(砂轮轴)
FOR i =0 to 7200
  TABLE(i, SIN(i*PI/7200)) ‘此循环做数组表
NEXT i
REPEAT
CAMBOX(0,7200,VR(1),VR(2),1) ‘0轴跟随1轴做正旋曲线运动
UNTIL FALSE
以上公式实现的曲线如下图所示:

图二:两轴运动轨迹图
图中蓝线表示主轴的速度轨迹,红线表示砂轮轴的位置运动轨迹。
以下是我们在客户使用现场拍摄的一张轧辊磨床实物图片。图中左方的金属辊子就是要被磨削的工件。紧挨着该辊子的就是砂轮。整个机器操
作可以通过仪表盘上的按钮和人机界面实现。
图三:大型轧辊磨床工作现场

三.  结论
采用以上方案,我们已经先后生产了5台轧辊磨床,第一台使用至今已有近两年的时间,根据用户的实际使用情况,机床的性能非常稳定。实践证明:翠欧运动控制器MC206在轧辊磨床中不失为一种既经济又有效的控制系统。

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