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丹佛斯運(yùn)動(dòng)控制器在遠(yuǎn)程伺服控制中的應(yīng)用

時(shí)間:2010-04-15 16:39:40來(lái)源:sa

導(dǎo)語(yǔ):?本文謹(jǐn)以Epsilon SWB 發(fā)泡模機(jī)4軸位置伺服控制為例,介紹了丹佛斯運(yùn)動(dòng)控制器作為遠(yuǎn)程伺服控制工作站的應(yīng)用辦法和經(jīng)驗(yàn).

一、 Epsilon SWB發(fā)泡模機(jī)運(yùn)動(dòng)控制要求
      下圖為Epsilon SWB發(fā)泡模機(jī)的基本機(jī)械結(jié)構(gòu)圖。該機(jī)有上模翻轉(zhuǎn)、下模翻轉(zhuǎn)、整體翻轉(zhuǎn)3 個(gè)角度位置控制和上模升降一個(gè)垂直位置控制,定位精度要求都很高。其中上模滿載時(shí)重達(dá)半噸。

 

圖一

 

電驅(qū)動(dòng)必須實(shí)現(xiàn)并滿足如下要求:

 

1. 發(fā)泡模機(jī)在機(jī)械上為對(duì)稱結(jié)構(gòu),上模升降、下模翻轉(zhuǎn)和整體翻轉(zhuǎn)這三個(gè)基本動(dòng)作都是由兩邊兩臺(tái)電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)的,電機(jī)和減速機(jī)構(gòu)型號(hào)規(guī)格完全相同。這樣如何使兩臺(tái)剛性連接的電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速輸出轉(zhuǎn)矩保持一致,是電氣驅(qū)動(dòng)需要解決的難題之一。

      如果使用同步伺服電機(jī),這將是一個(gè)非常困難的控制要求。可行的辦法為令其中一臺(tái)同步伺服電機(jī)作主機(jī),工作于速度(位置)模式;另一臺(tái)同步伺服電機(jī)作輔機(jī),工作于轉(zhuǎn)矩模式,其轉(zhuǎn)矩給定值為主伺服電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩值。 

 

圖二、輸出轉(zhuǎn)矩示意圖

 

      丹佛斯FC302驅(qū)動(dòng)器能夠同時(shí)帶兩臺(tái)異步伺服電機(jī),作電機(jī)自適應(yīng)時(shí)只要將電機(jī)功率、電機(jī)電流設(shè)為2臺(tái)異步伺服電機(jī)的總合就可以了。

 

 

2.機(jī)械抱閘控制

 

      上模非常重,起動(dòng)時(shí)如果驅(qū)動(dòng)器和機(jī)械抱閘配合不好,很容易下溜或上沖。

 

圖三、機(jī)械抱閘控制時(shí)序圖

 

      丹佛斯FC302驅(qū)動(dòng)器內(nèi)置起重設(shè)備專用的機(jī)械抱閘控制輸出,上圖為其動(dòng)作的時(shí)序圖,電機(jī)起動(dòng)之初是工作于轉(zhuǎn)矩輸出方式的,在機(jī)械抱閘逐步松開(kāi)的過(guò)程中,電機(jī)控制模式也平滑地從轉(zhuǎn)矩控制模式轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)速控制模式。在過(guò)渡期間,還可以提升轉(zhuǎn)速控制的PID,有助于進(jìn)一步提高驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載響應(yīng)能力。

 

3. 下模翻轉(zhuǎn)和整體翻轉(zhuǎn)是通過(guò)曲柄機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的,因此實(shí)際機(jī)械角度與電機(jī)角位移是非線性關(guān)系

 

圖6 

      這要靠運(yùn)動(dòng)控制器內(nèi)部運(yùn)算或用查表插值運(yùn)算的辦法解決。

 

二、 運(yùn)動(dòng)控制的高速總線通訊接口程序編制和定義

      現(xiàn)場(chǎng)總線通訊控制在主站和從站之間傳遞預(yù)定字長(zhǎng)的過(guò)程數(shù)據(jù),丹佛斯運(yùn)動(dòng)控制器在現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)中作為遠(yuǎn)程伺服控制工作站運(yùn)行,控制命令的執(zhí)行和實(shí)際位置、狀態(tài)的反饋全靠過(guò)程數(shù)據(jù)交互實(shí)現(xiàn)。為了方便與其他主機(jī)的銜接,在參考了西門子FM系列運(yùn)動(dòng)控制模塊的控制辦法,再結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)總線的控制特點(diǎn),定義了如下過(guò)程數(shù)據(jù):

 
PCD1
PCD2
PCD3
PCD4
寫(xiě)入
控制字
速度給定
位置給定
轉(zhuǎn)矩給定
讀出
狀態(tài)字
當(dāng)前實(shí)際速度
當(dāng)前實(shí)際位置
當(dāng)前實(shí)際轉(zhuǎn)矩
位 = 0
位 = 1
0
自由運(yùn)行
伺服鎖定
1
正轉(zhuǎn)
反轉(zhuǎn)
2
 
點(diǎn)動(dòng)
3
 
轉(zhuǎn)速控制模式
4
 
轉(zhuǎn)矩控制模式
5
 
相對(duì)定位控制模式
6
 
絕對(duì)定位控制模式
7
 
回零位
8
 
故障復(fù)位
9
 
動(dòng)作完成標(biāo)志清除
10-15
 
保留
位 = 0
位 = 1
0
無(wú)正轉(zhuǎn)限位信號(hào)
正轉(zhuǎn)限位信號(hào)動(dòng)作
1
無(wú)反轉(zhuǎn)限位信號(hào)
反轉(zhuǎn)限位信號(hào)動(dòng)作
2
機(jī)械制動(dòng)抱緊
機(jī)械制動(dòng)釋放
3
運(yùn)動(dòng)過(guò)程中
動(dòng)作完成
4
驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)正常
驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)報(bào)警
5
 
運(yùn)動(dòng)控制器控制就緒
6
 
回零位完成
7-15
 
保留

 

 

三、丹佛斯運(yùn)動(dòng)控制器簡(jiǎn)介

產(chǎn)品圖

丹佛斯運(yùn)動(dòng)控制器的編程方式

      丹佛斯運(yùn)動(dòng)控制器使用丹佛斯公司開(kāi)發(fā)的Aposs運(yùn)動(dòng)控制語(yǔ)言,其編程風(fēng)格模仿C語(yǔ)言,并提供多種便利指令,其界面如下圖所示:

丹佛斯運(yùn)動(dòng)控制器界面

丹佛斯運(yùn)動(dòng)控制器能提供如下基本功能:
1.
輸入輸出邏輯控制功能;
2.
同步控制功能,電子凸輪;
3.
定位控制功能;
4.
中斷功能,如時(shí)間中斷,I/O中斷等;
5.
基本數(shù)學(xué)、邏輯運(yùn)算功能;
……
 
丹佛斯運(yùn)動(dòng)控制器支持的高速通訊協(xié)議:
 Profibus、CANopen、DeviceNet、Interbus、LonWorks、工業(yè)以太網(wǎng)
 ……
 
丹佛斯運(yùn)動(dòng)控制器程序例(部分):
//HOME MODE 1
IF (step==16) THEN
                                  
    homevel = GET HOME_VEL                    
    IF (home_done==0) THEN
        servo_on = 1
        IF (svon_dlyt.2==1) THEN
            IF (homevel>0 AND ls_fwd==0) or (homevel<0 AND ls_rev==0) THEN
                IF (home_dog==1) THEN
                    CSTOP                       //CVEL 0
                                                    //CSTART
                    step = 17                    
                  ELSE                       
                    ACC 50
                    CVEL homevel
                    CSTART
                ENDIF                                     
              ELSE
                CSTOP                              //CVEL 0
                                                      //CSTART
                IF (home_dog==1) THEN                      
                    step = 17
                  ELSE                    
                    step = 18
                ENDIF     
            ENDIF
          ELSE
            CSTOP                                     //CVEL 0
                                                         //CSTART
        ENDIF
      ELSE
        CSTOP                                            //CVEL 0
                                                            //CSTART
        step = 10                                                         
    ENDIF          
ENDIF

四、主控PLC的編程辦法:

      主機(jī)中關(guān)于運(yùn)動(dòng)控制部分的子程序可以按如下邏輯框圖編程:

邏輯框圖

五、使用效果
      系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行效果非常理想,響應(yīng)速度快、速度平穩(wěn),完全達(dá)到了控制技術(shù)要求。通用的丹佛斯遠(yuǎn)程控制器達(dá)到了替代專用PLC運(yùn)動(dòng)控制模塊的作用。FC302的優(yōu)異性能,保障了定位精度。由于自定義的通訊過(guò)程數(shù)據(jù)、控制字定義清晰簡(jiǎn)潔,主機(jī)控制程序開(kāi)發(fā)變得更容易了。
六、結(jié)束語(yǔ)
      使用西門子的PLC加西門子的位置控制模塊,編程會(huì)是一個(gè)艱巨而繁復(fù)的工作,但是利用Profibus現(xiàn)場(chǎng)通訊總線直接控制控制丹佛斯的運(yùn)動(dòng)控制器,將繁復(fù)的程序功能交給遠(yuǎn)程伺服工作站以分布式方式處理,不但可以節(jié)省系統(tǒng)成本,還大大提高了整機(jī)開(kāi)發(fā)速度,值得在自動(dòng)化控制領(lǐng)域推廣。
參考文獻(xiàn)
[1] FC300編程指南. MG.33.M4.41. Danfoss A/S. 2008
[2] 運(yùn)動(dòng)控制器MCO305使用說(shuō)明. MG.33.K2.02. Danfoss A/S. 2007
[2] 運(yùn)動(dòng)控制器MCO305使用說(shuō)明. MG.33.K2.02. Danfoss A/S. 2007


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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