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翠欧运动控制器 MC206X 在轧辊磨床中的应用

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MC206X,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。通过日本松下 FPX 的 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

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图一:以 MC206X 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 MC206X(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。MC206X 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。 MC206X 通过串口 B 和松下FPX的PLC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 MC206X 进行连接。MC206X 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。MC206X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。 MC206X 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MC206X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 MC206X 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:

image.png

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。