台达20PM追剪应用总结A

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台达20PM追剪应用总结

作者：（PLC产品处 余强）

【摘要】

介绍台达DVP-20PM00D运动控制器电子凸轮（CAM）功能，总结追剪曲线的生成几种方法，阐述通用高速追剪工作原理，以及相关工艺要求及相关控制程式概要。以使读者根据文章即可实现不同追剪系统的控制

【關鍵字】运动控制器，电子凸轮，CAM Table，追剪 【前言】

本文介绍的追剪系统，是同步式剪切系统中的一种，其他还有飞剪，旋切。它们之间最大的区别是：追剪是往返运动，而飞剪是为同向运动。对台达20PM运动控制器来说主要是电子凸轮的CAM曲线不同。下文介绍的主要是台达20PM运动控制器电子凸轮功能在高速追剪系统的应用总结。

【正文】

一、 设备一般结构

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图2

如上两个图示意，通用追剪机构一般包含以下部分机构，分述如下：

（1） 执行机构

在裁切系统，执行机构是切刀，切刀是由液压推进，主要由一个进刀电磁阀和一退刀电磁阀控制切刀的上下。在饮料罐装系统执行机构为填充装置。 （2） 測量機構

安装于出來部分，如圖所示，同軸聯接一2500線的A/B相的差分編碼器,測量进料的速度,及長度。是电子凸轮运动中的主轴。 （3） 追踪机构

主要由台达伺服传动机构组成（功率大的可选VE系列变频器），由20PM00D的X轴输出控制，是电子凸轮运动中的从轴。 （4） 进料傳動 进料傳動是由变频电机、传动机构组成。

二 追剪控制及20PM运动控制器电子凸轮功能应用介绍

1、追剪曲线构成

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达到同步 追速状态 同步结速 开始减速 状态待机 反向回车 （1） 追速状态（Ramp up to Tracking）：送料持续进行，20PM运动控制器在 侦测输入材料之长度及当时送料速度的同时，并指挥伺服电机依照S曲线 加速至与进料速度同步；在进入同步速度的瞬间，锯/切台与材料的动态 相对位置已经整定完成。接着便进入同步状态。 （2）同步状态（Syncronized Zone）： 一旦进入同步状态，20PM运动控制器 立刻送出同步信号(CLEAR)给执行控制机构，要求执行切断或罐装动作。同时， 运动控制器依然持续侦测进料长度及进料速度，随时保持锯/机台与材料之 间的动态相对位置不变；如此才能确保裁切断面的平整或罐装的准确。当执行完成 之后，机构返回自动退出，并发出完成信号(CUTend)。 （3）减速状态（Ramp down Stop）：20PM运动控制器 指挥伺服电机依照S 曲线减速直到完全停止。同时，仍然持续侦测并累计进料长度。一旦伺服 电机完全停止，接着立刻进入回车状态。 （4 ）回车状态（Return Home）： 回车过程中，20PM运动控制器仍持续侦测 并累计进料长度。 （5）待机状态： 回车完成之后20PM运动控制器系统自动进入待机状态，等待下一循环的开始。 上面的从轴速度与主轴位置关系的几个步骤，是一般常规追剪系统的关系。

2、如何根据主轴长度与从轴速度的关系生成电子凸轮

我们熟知的凸轮关系是主轴和从轴一一对应位置关系，如何从主轴位置和从轴的速度关系产生是主轴和从轴一一对应位置关系，是我们解决的重点。

目前解决方法主要有两种，分别叙述如下

一， 通过20PM的编程软件，生成图形

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步骤一，PMSOFT软件有个CAM CHART,使我们可以清楚地利用图形方式设定、修改电子凸轮曲线。提醒大家注意的是必须建立两个CAM,分别为CAM0，CAM1。两个CAM表解析度设为一样，比如300点．之所以要设两个CAM表，主要是为了在动态切换长度时，PM底层需要缓存。

步骤二，双击CAM 0进入资料表单会弹出下面的区段设置表。在左边一列设主轴长度，右边 设对应的同步倍率，也可以理解成齿轮比。同步倍率的计算，假设本测量系统编码器为2500线，测量轮为51MM，伺服转一周需10000 PULSE,伺服与

导轨联结为2：1的减速带轮，导轨牙距为30MM,通过以上参数，我们可以计算出要 达到线速度同步，输入脉冲与输出脉冲的频率比例关系。 V1=F1*3.14*51/（2500） V2=F2*30/(2*10000) 由于V1=V2,所以

F2:F1=3.14*20000*51/30*2500=21.35 因此考虑到PLC发出频率，与伺服接受频率的合理性，我们把伺服齿轮比设为10，填 表设为2.2，如下图所示。分别为在测量轴600 PULSE达到速度同步，一直同步到5000 PULSE, 然后是，降速到零，再高速返回。（这里的同步长度设的比较长是因为考虑用户执行机构切刀或罐装时间延迟，必须有足够长的同步区满足 ）这里的参数可根据实际机械负载，机台长度，机器速度等灵活设置，比如说，切刀或罐装

速度比较快，不需要在600PULE同步，完全可缩小同步区，以便使伺服加减速时间更长等。

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区段编区段起始位区段结束位区段所需行曲线型式 储存表单资资料设定完调用表单资清除表单资取消设定 步骤三，点DRAW,按钮，生成主轴位置与 从轴速度的曲线图， 生成的图形是按照主轴位置和从轴的速度关系，并不是主轴和从轴一一对应位置关系，比较上图与下图正式追剪曲线的区别可发现，需把几个图形依次下移。

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从轴行程 主轴长度

要生成主轴和从轴一一对应位置关系必须

按下export按钮，将数据导出，然后把数据再作为速度信号导入，即再按下import speed DATA 按钮，就自动生成了上图主轴与从轴的位置关系，速度关系，加速度关系图，然后将程序下载

启动，就会每个循环都按此图执行。畫圖時，PMSOFT提供了幾種曲綫平滑功能，如圖中所示，可以減少機械震動。

可以看出本图追剪机构最大行程为10766 pULSE,切割的长度为8200 PULSE,换算成长度分别为700MM,与480MM,左右，也就是伺服驅動的機械往返行程是700MM,切割材料最短長度是480MM,如果需要在线修改切割长度只需用DTO指令动态修改追后一个CAM表的长度即可。

二，通过20PM的指令，生成图形。

上述通过软件生成曲线，是过去20PM的通用过程，随着客户的要求，开发了更易使用的方式通过指令生成追剪曲线方式。

DTO K100 D0 D100 K7 D0=k10000 _ 建立飛剪CAM data

D101..D100 _ 整數格式主軸長度,(可为负数) D103..D102 _ 整數格式從軸長度 D105..D104 _ 整數格式從軸同步長度 D107..D106 _ 浮點格式從軸同步倍率 D109..D108 _ 浮點格式從軸最高倍率限制

D110 _ 曲線選擇(0 const speed,1 const Acc,2 SingleHypot,3 Cycloid)

+0x8000 接續前次資料

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, +0x4000 不動態變更

, +0x2000 產生同步區頭D103..102尾D105..104) D111 ? 結果(0 ok, 1 條件無法滿足, 2 CAM長度不足)

建立飞剪曲线控制 正向行程 从轴行程 同步区长度 同步倍率 最大同步倍率 曲线选择 曲线暂不刷新

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生成正向曲线 生成反向 曲线，仅需 把主轴长度 变为负值， 并接续正向 曲线生成完整 追剪曲线

通过简单几行程序，填入必要的参数就可以生成追剪应用。这样应用更有灵活性。 生成图形如下图 第8頁 共12 頁

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3、

通过变化D110，把3赋值给D110,可以选择加减速更柔和的曲线，变化D104可以增加或减少同步区长度， 同步倍率为浮点数，在正向追踪同步时倍率一定要按本文前面描述的方法计算的得出，反向返回时倍率可大 可小，不一定非要是同步倍率。下图为变化D110及返回倍率的图型及程序

通过D110 选择曲线形式，生成的柔和加减速 曲线 图中绿色方框内为正向追到同步时的从轴倍率曲线，蓝色部分为反向高速返回的从轴倍率曲线。 从图中可看到正向倍率是2.2,是根据前文所述计算的结果，是必须的，反向倍率是3.2，是可以根据根据所需的长度任意设置的。大些则返回速度更快。小些则返回速度慢一些。正向追与反向返回，倍率与主轴之间的面积是从轴来回的行程。 第9頁 共12 頁

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3 实际应用问题解决

问题1：通过上述方法可以生成追剪图型，从轴伺服可以完全按照编码器位置启动同步返回，在程序中如何判断从轴达到同步，控制切刀或罐装开始执行呢，目前有两种方法， 方法一，利用凸輪資料狀態讀取指令，应用如下 LD M10

DFROM K100 D0 D100 K7 D0=k10005 _ 讀回主軸資訊 D101..D100 ?從軸位置(dog時Capture) D103..D102 ?從軸位置(CAM週期結束時Capture) D105..D104 ?主軸位置(dog時Capture) D107..D106 ?主軸位置(CAM週期結束時Capture) D109..D108 ?主軸位置(Start0[m1746OFF] or PG0[M1746ON] 時Capture)

由于主轴编码器位置D1862是不断累加的，用凸輪資料狀態讀取指令读取的D106,是每个周期结束点的值，D1862减去D106,就是主轴在一个周期的实时位置， 在程序里用这个值与达到同步区的值（主轴与从轴同步时的值规划好曲线时就可确定，比如本案例用软件规划时，同步开始是600PULSE,同步结束是5000PULE,用指令生成是可自动产生同步起始点与结束点，, 在程序中执行产生飞剪曲线时把D110 赋值+0x2000 產生同步區頭D103..102尾D105..104)

）比较，等于实时控制输出执行机构动作。

方法二，直接利用20PM底层已规划好的方式。把进如同步区的主轴数值赋值给D1838, 把离开

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