MPC2810运动控制器在数控火焰切割机电气控制改造中的应用 - 图文
更新时间:2024-03-14 11:44:01 阅读量: 综合文库 文档下载
MPC2810运动控制器用于 数控火焰等离子切割机数控系统改造
陈尚兵 张广升 鲁世栋 张 新
山东莱芜煤矿机械有限公司 莱芜市凤城西大街329号 271100
摘要 针对数控火焰等离子切割机FAGOR 8040 CNC数控系统由于主板腐蚀老化导致系统不稳定,故障频繁的问题,使用MPC2810运动控制器,配以国产SM-2810数控切割控制软件进行数控系统改造,介绍其硬件安装和软件配置及电气原理图的改造。
关键词 MPC2810运动控制器 数控火焰等离子切割机 电气改造 数控系统 PLC 一、数控改造背景
WKQ系列数控火焰等离子切割机是山东莱芜煤矿机械有限公司于2002年购进,是由上海船舶工艺研究院设计研制生产的。该数控切割机采用西班牙FAGOR8040 CNC数控系统控制,配以欧姆龙PLC,经过二次开发增加一些辅助功能运用。自我公司投入使用近十年来,从2009年开始发生故障,分析是由于主板腐蚀老化,部分电器元件已到寿命损坏造成,导致系统工作不稳定,经常出现死机、黑屏等现象。曾经多次去北京发格公司维修,维修一次费用在2万元左右,且质保期为三个月,故障频发,维修效果不明显。因此,我们公司决定进行数控系统改造,一是摆脱厂家束缚,降低维修成本,不耽误正常生产任务;二是通过改造,锻炼员工技术能力,提高技能水平。
二、改造方案
改造前该数控切割机主要是由数控系统、机械部分、伺服系统、等离子电源等四大部分构成。由于该设备机械性能精度、伺服系统、PLC电气控制较好。因此决定对数控系统全面更新改造,采用工业控制计算机(工控机)、运动控制卡、I/O输入输出卡和数控切割控制软件即可彻底完成改造,达到我们使用要求。 1、 硬件方面 如图1
(1)增加MPC2810运动控制卡、P62-02转接板、继电器、连接电缆; (2)安装有WindowsXP操作系统的工控机(PC),具PCI插槽; (3)保留伺服驱动器和伺服电机; (4)保留等离子电源、电流控制器。 (5)原操作台数控系统、磁盘机去掉。
X/U轴驱动器Y轴驱动器TH4400电源运动控制卡阀控器阀控器电流控制器YBASMSMU数控火焰等离子切割机XSMP62-02转接板工业PC
2、软件方面(MPC2810驱动程序安装、SmartMove切割控制软件安装) (1)MPC2810软件安装
由于操作系统Windows XP支持即插即用,当MPC2810卡正确插入PCI插槽,操作系统启动后将会自动检测到PCI卡,此时可按照以下步骤完成驱动程序安装。
(a)系统检测到MPC2810后会提示找到“Unknown PCI Device”,此时单击“取消”。 (b)运行安装盘根目录下的MPC2810安装程序,跟随安装向导单击“下一步”,直到完成。
安装完成后,将在安装目录(默认安装目录为\\Program Files)下自动生成“MPC2810”文件夹,其目录树如下图所示:
图2 MPC2810目录结构
(2)SmartMove切割控制软件安装
(a) 工控机要求先装好Windows XP操作系统; (b) 再安装数控套装软件。 插入安装U盘后,运行U盘上的 \\smCut_Setup 目录下的 Setup.exe ,等弹出安装对话框后,点击“安装正式版”开始安装控制软件。
c:\\SmartMove\\g 目录下,是G代码切割文件,它主要存放由G代码所生成的G代码文件。 主运行程序为: c:\\SmartMove\\Exe\\smCut.exe
另外,由于原来使用的自动编程套料软件是由发思特软件开发的FASTCAM排料系统,生成的文件扩展名转换为G代码格式,所以经过调整为SmartMove切割控制软件能识别的文件格式。3、改造工作过程及步骤:
(1) 首先介绍P62-02转接板及部分引脚定义。
P62-02转接板就是集成了MPC2810卡所有专用和通用输入输出信号的外部引脚。图示如下:
CN5 CN4 CN3 CN2 CN1 ENC1 ENC2 AXIS1 AXIS2 AXIS3 AXIS4 图 3
P62-02 转接板示意图
功能 连接运动控制器的 DB62 接口 连接 C4037 的 DB37 接口 24 路通用输出接口 18 路通用输入及报警输入接口 24V 开关电源接口 辅助编码器 1 接口 辅助编码器 2 接口 控制轴 1 接口(脉冲、方向、原点、限位、减速等信号) 控制轴 2 接口(脉冲、方向、原点、限位、减速等信号) 控制轴 3 接口(脉冲、方向、原点、限位、减速等信号) 控制轴 4 接口(脉冲、方向、原点、限位、减速等信号)
转接板定义见下表一:
接口端子 CN1 CN2 CN3 CN4 CN5 ENC1 ENC2 AXIS1 AXIS2 AXIS3 AXIS4 表一 (2)对于本次改造,该数控切割机为纵、横两方向控制运动轨迹,因此我们只用到两个控
制轴接口。纵向为双驱动(X、U轴驱动),对应两台伺服驱动器(日本松下A系列),两台伺服共同使用P62-02转接板的控制轴1接口AXIS1,为了保证同方向运行,通过更改驱动器参数即可;横向为Y轴驱动,对应一台伺服驱动器(日本松下A系列),Y轴采用控制轴2接口AXIS2。控制轴1接口AXIS1,控制轴2接口AXIS2引脚定义见下表二: AXIS1引脚 D1+ D1- P1+ P1- DC5V E1+ E1- ORG1 SD1 说明 1轴方向+ 1轴方向- 1轴脉冲+ 1轴脉冲- +5V输出 1轴正向限位 1轴负向限位 1轴原点输入 1轴减速输入 AXIS2引脚 D2+ D2- P2+ P2- DC5V E2+ E2- ORG1 SD2 说明 2轴方向+ 2轴方向- 2轴脉冲+ 2轴脉冲- +5V输出 2轴正向限位 2轴负向限位 2轴原点输入 2轴减速输入 表二
(3)然后制作连接P62-02板卡九针插头及伺服驱动器CN I/F连接器。
MPC2810 脉冲输出方式默认情况下为脉冲方向模式(位置控制模式),我们需要对松下MINAS A系列交流伺服电机驱动器CN I/F连接器一端进行改造(X/U轴开关电源省略),另一端串口九针插头只接4个端子(正负向限位通过伺服驱动器功能解决),伺服驱动器其余接线端子保持不变。如下图4:
X/Y/U轴 轴信号接法:数控卡转接板P2+P2-D2+D2-P1+P1-D1+D1-(X轴的脉冲+)(X轴的脉冲-)(X轴的方向+)(X轴的方向-)AXIS2接口(Y轴的脉冲+)(Y轴的脉冲-)(Y轴的方向+)(Y轴的方向-)AXIS1接口P+P-D+D-P+P-D+D-U驱动器X驱动器松下A系列驱动器3P+4P-5D+6D-7892941Y轴驱动器CN端子接法开关电源数控卡转接板电源D2D3(DC24V+,输入)(DC24V-,输入)+-DC24V/5A
图4
(4)按图4连接后,对伺服驱动器其中一些参数进行调整,表三: 参数号 r02 控制方式选择 0-10 1 0 改为位置控参数定义 参数范围 调整前 调整后 备注 制方式 r42 r41 r46 r4A r4B 指令脉冲输入0-3 方式选择 指令脉冲逻辑0-3 取反 第一指令脉冲1-10000 分倍频分子 指令脉冲分倍0-17 频分子倍率 指令脉冲分倍1-10000 频分的分母 r02=0(位置控制方式);r42=3(脉冲/方向指令方式);当X、U驱动器同步使用时,将U驱动器中调整为r41=2(指令方向信号取反)。r46=10000;r4A=3;r4B=8000;
使得满足F=f× r46×2r4A = 10000=1000× 10000×23 r4B 8000 注:F为电机转一圈所需的内部指令脉冲数; f为电机转一圈所需指令脉冲数;
当控制器的脉冲发生器能力不足而不能获得所需速度时,可用倍频来增大指令脉冲频率。调整参数后,使运行速度和运行距离满足使用要求。
(5)原伺服驱动器编码器信号(CN SIG)不变,保持伺服电机编码器反馈与伺服驱动器的联接。
(6)电气原理图图纸改进。
(a) 原操作台去掉。重新制作电气操作台,用于放置工业PC和19#液晶显示器,以及在
新操作台面板开孔,用于安装以下控制信号:电源开、电源关、伺服开、伺服关、火焰等离子切换按钮、限位显示、报警器等。如图5
1 0 10000 0 10000 3 2 10000 3 8000 改为脉冲/方向指令方式 指令方向信号取反 保持
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