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宏程序控制系统方案

江汉大学 物理与信息工程学院 徐天奇 《伺服与运动控制》第5期 供稿  

  1.特殊工作机械的工作要求

  某客户生产的PVC彩带点印机其控制系统采用三菱E60数控系统,其中彩带放卷部分采用变频器+三相电机,定长控制和点印采用2伺服轴控制。该机械的动作要求是:

  (1)以“放卷速度”为基准速度,“定长控制轴”和“点印轴”做插补运行。要求“定长控制轴运行速度“与“放卷速度”相同。

  (2)以下运行参数可以在显示屏上任意设置:

  (a.)放卷速度;在操作面板上还可以可以随时调节放卷速度;

  (b)定长长度;(根据产品型号可修改定长长度)

  (c)点印头个数;(根据产品型号可修改装在点印轴上的点印头个数)



回帖(4)

蒋荣艳

2019-7-17 14:49:09
  2.控制系统的解决方案

  针对客户工作机械的要求,经过综合分析E60数控系统的功能决定采用以下解决方案:

  (1)将“放卷变频器”作为数控系统的模拟主轴。E60数控系统自带一“模拟输出”接口,可以控制变频主轴。这样可以在加工程序中直接发出主轴运行S指令设定变频主轴的转速。E60系统在手动方式下也可以发出S指令。

  (2)在程序中发出S指令后,还可以通过操作面板上的旋钮调节主轴速度,调节的精度可以通过PLC程序预先设定。

  (3)主轴S指令通过变量进行设置。插补轴的运行速度也通过变量计算。通过变量计算使主轴运行速度与定长控制轴的速度相等。这可以满足工作机械的主要要求。

  (4)定长长度,点印头个数也设置为变量。满足客户可以随时修改这些数值的要求。

  (5)将所有这些变量计算编制为宏程序。在主程序运行时调用宏程序以满足运行要求。
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李凯

2019-7-17 14:49:25
  3.对模拟主轴速度的计算:

  (1)主轴S指令

  在机械结构中,放卷压轮的驱动链为“变频器---普通三相电机---减速箱---放卷压轮“其中变频器可作为“模拟主轴”,其转速可在加工程序中由S指令发出如下:

  N10S1000M3

  在以上程序段中,S1000就是主轴转速指令,在加工程序中发出该指令后,系统经过计算,(特别是需要计算主轴倍率调节等因素)发出模拟量信号电压给变频器。变频器根据模拟量信号调节频率驱动电机运行。

(2)与主轴运行相关的参数

  与主轴运行相关的参数如下:

  #1039-----是否有主轴

  #1024----模拟主轴连接

  #1001-----主轴最大转速

  参数#1001与模拟量信号有重要关系。其意义是“在模拟信号=10V时的转速”。因此,必须将该参数设置成为主轴电机在50HZ时的额定转速。如果主轴电机在50HZ时的额定转速=1480R/M,则设置#1001=1480;

  这样,在写S指令时,写入S1000,就可以获得变频驱动主轴电机=1000R/M。

  (3)主轴倍率的影响。

  NC系统还提供了主轴速度调节功能。即在设定了S指令后还可以通过外部旋纽调节主轴速度。这需要在PLC程序中处理。主轴倍率寄存器=R148。通过宏程序接口R74将主轴倍率设为#1033,则主轴最终实际速度(#2000)

  #2000=S指令速度*主轴倍率

  #2000=#100*#1033—————(1)

  (变量定义及设置见5.1表1)



  图1.主轴倍率的变量处理

  图1.是将主轴倍率的数据通过宏程序接口转变为宏程序变量#1033的PLC程序。这是在进行宏程序计算时必须的变量。

  (4)放卷电机压轮实际线速度

  #105=k*#2000--------------(2)

  #105---放卷压轮实际线速度

  #2000=实际主轴转速指令

  K=(3.14*#102)/#101

  #101=主轴减速比

  #102=放卷压轮直径

  K=(3.14*放卷压轮直径)/减速比

  (当机械系统确定后,K是个定值)

  在进行主轴压轮线速度计算之前:必须设定

  #101=主轴减速比

  #102=放卷压轮直径
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孙洪山

2019-7-17 14:49:41
4.插补轴的合成速度和分量速度

  4.1牵引电机的线速度计算

  主轴线速度是整条生产线的基准速度,牵引电机轴的速度必须与主轴线速度相等。这是设定插补轴线速度的原则:



  图2插补运行各轴速度计算

  在如下程序中

  N10S#100M3G91G01XA.YBF#115

  F----指定的是插补运行的合成速度。合成速度在X和Y轴上的分解速度,如下式所示:



  A----X轴移动距离

  B---Y轴移动距离

  F---联动速度

  Fx----X轴速度

  插补运行的合成速度如下式:


  而Fx必须与主轴压轮线速度相等

  Fx=K*#2000,则





  (4)-----是用变量表示的合成速度计算公式

  
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何羽衣

2019-7-17 14:49:46
5变量设置及宏程序编制

  5.1变量的设置

  在宏程序运行前必须设置下列变量:
序号
变 量 号
   变  量  功 能
设置样例
备  注
1
*#100
主轴S 指令 转速
#100=1200

2
#2000
实际主轴转速指令
计算
经主轴倍率调节
3
*#101
  主轴减速比
#101=25

4
*#102
  主轴压轮直径
#102=100

5
#105
主轴压轮线速度

#105=k * #2000

K=(3.14*#102)/ #101





*#107
齿距
#107= 8
X轴移动距离

*#109
点印头数
#109=6


#110
点印轴Y轴移动距离
计算


*#111
点印轴滚轮直径
#111=120












#1000
2  轴联动速度







带*号的 初始变量必须设置,不能为零。否则会引起计算错误。

5.2    经过对主轴压轮线速度和插补轴相关变量的计算和设置,可以编制变量计算用宏程序如下:

变量计算宏程序:P9100

(#100----主轴转速S指令(设定)

#101-----主轴减速比(设定)   

#102------主轴压轮直径(设定)

#2000----主轴实际速度(R/M)( PLC 传送 NC)

#105------主轴放卷轮线速度(计算)

#107-----齿距:   X轴单节距离 (设定)

#109----点印头数    (设定)

#111-----点印轴滚轮直径  (设定)

#110-----点印轴Y轴移动距离  

#1000-----插补轴联动速度)

N5   #2000=#100* #1033/100-------主轴实际速度(R/M)

N10  #105= (3.14*#102) / #101 * #2000------主轴放卷压轮线速度

N20   #110=(3.14*#111) / #109------------计算点印轴滚轮移动距离

N30  

—计算联动速度

N100  S#100  M3

N200  G91 G01  X#107.  Y#110   F#115

      运行效果:

      通过使用变量和编制宏程序,使机床的柔性化加工功能大大增强。即使加工产品品种经常变化,由操作工人通过对变量进行简单设置就可满足要求。经过一年多的试用,效果良好。受到使用方的赞许。
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