鳴志 MCX 運動控制器 在拉絲機上的應(yīng)用介紹

1設(shè)備簡單介紹

拉絲機俗稱拔絲機，是拉拔金屬絲的機械設(shè)備，可以將粗線原料變徑成細絲并纏繞成卷，供下一道加工工序使用。該設(shè)備廣泛應(yīng)用于機械制造、五金加工、石油化工、電線電纜等行業(yè)，如圖1所示。

2拉絲機控制原理介紹

拉絲機設(shè)備可大體分為收排線、拉絲、放線、張力與角度反饋四部分。這其中拉絲是拉絲機最重要的環(huán)節(jié)，金屬絲通過電子齒輪的引導(dǎo)再經(jīng)過模具逐步拉伸。而針對每一道拉絲工序都需要一臺電機帶動，其控制過程也最為復(fù)雜。下面從三個方面介紹一下具體工作原理，如圖2所示。

（1）從機械角度來分析，是粗線徑的絲線經(jīng)過一個小于它線徑的孔洞，被模具擠壓成更細的絲線。速度與線材直徑的關(guān)系表達公式：

VK-1·DK-12·=VK·DK2

根據(jù)這個公式可得各個模具前后線徑與線速度的理論關(guān)系。

（2）從電氣控制的角度來看，每一道次模具前后電機的轉(zhuǎn)速可以用電子齒輪關(guān)聯(lián)，在規(guī)定一個拉絲速度的前提下就可以根據(jù)各級模具和進線直徑得來的電子齒輪比例計算各級電機的轉(zhuǎn)速，如此得到一個以電子齒輪為核心的基本控制框架。

（3）在實際工作過程中，由于各種誤差的存在，計算出來的理論速度并不一定適合，我們添加一個反饋機制-張力桿，控制系統(tǒng)快速獲取張力桿角度，使用增量式PID修正算法，計算出合適的修正值附加在理論值上，修正電機的轉(zhuǎn)速，使得張力桿始終保持在水平位置，從而令到各級拉絲速度平穩(wěn)、少波動、不斷線。

3拉絲機控制方案

本案例控制系統(tǒng)采用鳴志（MOONS’）開發(fā)的Extreme系列高性能運動控制器，該運動控制器能勝任多種高速、高精度的運動控制應(yīng)用場合，集運動控制、邏輯控制、網(wǎng)絡(luò)通信等功能于一體，是自動化解決方案的強大核心。在該方案中，重點針對拉絲機生產(chǎn)工藝中的兩大應(yīng)用難點提出了技術(shù)解決方案，并且在實際使用中獲得了良好的效果，如圖3所示。

? 難點1：多級電子齒輪耦合，且工藝多變

解決方案：控制器程序采用數(shù)組來表示多個軸及多個軸的對應(yīng)參數(shù)，采用單主軸耦合模式，根據(jù)工藝選擇，動態(tài)計算對應(yīng)的電子齒輪耦合比例關(guān)系。實踐檢驗，簡化后的控制方式簡單可靠好用。

?難點2：機械加工等其他因素造成理論計算的電子齒輪比和實際會有偏差

解決方案：設(shè)備上增加張力角度傳感器反饋前后拉絲的實際平穩(wěn)度，通過PID調(diào)節(jié)，動態(tài)調(diào)整電子齒輪比，有效消除機械加工和其他因素造成的電子齒輪比偏差問題。實踐檢驗，經(jīng)PID調(diào)整過的電子齒輪比能滿足拉絲機的控制要求。

4鳴志控制方案優(yōu)勢

（1）整套采用鳴志MOONS'的系列產(chǎn)品——運動控制器、伺服驅(qū)動器、伺服電機，一站式服務(wù)，縮短開發(fā)周期。

（3）工藝庫——獨有拉絲工藝庫，使用簡單，控制精準(zhǔn)，能夠有效縮短編程調(diào)試時間。

（4）通訊方式——控制系統(tǒng)通訊方式多樣，滿足項目的多種通訊方式需求。

5總結(jié)

拉絲機整個系統(tǒng)對于速度控制要求比較嚴(yán)格，以及控制系統(tǒng)的精度和每個電機之間的協(xié)調(diào)性要求較高。整套方案提供一站式服務(wù)，采用鳴志（MOONS'）MCX運動控制器和M3伺服系統(tǒng)進行控制，能實時交換數(shù)據(jù)，減少傳輸延誤，使得拉絲成品絲線均勻度提升，并可有效提升生產(chǎn)效率。