高速數字化電阻焊機中交流伺服系統的應用

　　M2是驅動(dòng)吸推鐵系統的伺服電機，由M2驅動(dòng)曲柄滑塊機構進(jìn)行吸、推鐵送料運動(dòng)，M2每轉一周，系統完成一次吸鐵及推鐵的送料運動(dòng)，其作用是將按節拍一張一張準確地送到規定的位置上，由成圓機構將薄板卷曲成圓罐體。

　　M3是驅動(dòng)打罐擺臂運動(dòng)的伺服電機，M3帶動(dòng)平面7桿機構作打罐運動(dòng)，實(shí)現打罐功能，機構每運轉一周，即完成一次打罐動(dòng)作。

　　由于M2、M3必須準確配合協(xié)調M1運行，也即M2必須根據M1的運行狀態(tài)，準時(shí)將薄板送出至成圓機構，卷曲后以圓罐體形式送到準確的位置;同樣M3必須根據M1的運行狀態(tài)，準時(shí)把罐體打進(jìn)焊接位置。因此M2、M3運行在位置控制模式，由M 1伺服電機的脈沖編碼器輸出的脈沖信號作為M2、M3的位置指令輸入脈沖信號，這樣只要調整好M2、M3位置環(huán)的增益，M2、M3便能跟蹤M1運行，從而達到同步跟蹤的目的。

　　S1、S2、S3分別是吸、推鐵、輸送鏈條、打罐擺臂的零點(diǎn)位置檢測傳感器，分別聯(lián)接到PLC的中斷輸入端口，用于校正各機構的零點(diǎn)位置。系統每次啟動(dòng)時(shí)都在PLC的控制下先進(jìn)行一次零點(diǎn)位置校正，并在系統運行過(guò)程中不斷對Sl、S2、S3的位置進(jìn)行檢測，并對M2、M3的增益進(jìn)行同步調整，從而達到控制系統同步的目的。[31M4是銅線(xiàn)驅動(dòng)伺服電機，運行在速度控制模式，其運行速度由制罐節拍、罐體高度決定，由于采用伺服電機作為銅線(xiàn)的驅動(dòng)電機，因此銅線(xiàn)運行較為平穩，基本不需調節。

　　M5、M6分別是放線(xiàn)及收線(xiàn)變頻調速電機，由于銅線(xiàn)經(jīng)過(guò)壓扁、焊接發(fā)熱之后會(huì )有一定的伸縮，因此需要控制電機的轉速，達到控制銅線(xiàn)張緊的目的，本系統中選擇帶內置PID調節功能的變頻調速器，變頻器的速度給定信號由PLC通過(guò)總線(xiàn)形式給定，銅線(xiàn)的張緊程度由傳感器反饋給變頻器，由變頻器內置的PID調節功能進(jìn)行調節控制，因此只要在系統中設定好變頻器的有關(guān)參數便可達到控制銅線(xiàn)張力的目的。由于使用了內置PID調節功能的變頻器進(jìn)行調節控制，從而減少了PLC的A/D及D/A模塊，同時(shí)也減少了PLC進(jìn)行調節運算的負擔，提高了調節速度。

　　3 控制系統主要工作流程

　　相應控制系統主要工作流程如圖3所示：系統每次啟動(dòng)時(shí)都先自動(dòng)進(jìn)行一次零位校正，所有的機構均從零位開(kāi)始工作。然后PLC根據設定的制罐速度，控制送罐伺服電機M1運轉。伺服電機M1的脈沖編碼器的輸出脈沖信號分2路分別送到工作于位置控制模式的伺服電機M2、M3位置脈沖信號的輸入端，使M2、M3跟蹤M1的運行。在運轉過(guò)程中PLC根據零位反饋的誤差信息，來(lái)調節控制M2、M3跟蹤M1運轉。從而控制吸、推鐵、送罐及打罐的動(dòng)作協(xié)調關(guān)系。

　　同時(shí)，PLC根據制罐速度及罐體的高度計算出銅線(xiàn)的運行速度，并控制伺服電機M4驅動(dòng)多槽輪帶動(dòng)銅線(xiàn)按給定速度作均速運行。根據銅線(xiàn)的運行速度由PLC計算出放線(xiàn)及收線(xiàn)變頻調速電機的運行速度，PLC同樣通過(guò)422總線(xiàn)給變頻器提供一個(gè)速度給定信號，由于變頻調速器是采用RS485總線(xiàn)的形式的，因此在變頻器的總線(xiàn)上需加裝一只422轉485的總線(xiàn)轉換器。變頻器根據PLC的給定速度及銅線(xiàn)張緊傳感器的反饋值，利用自帶的PID調節功能進(jìn)行P1D調節運算，從而保證銅線(xiàn)能自動(dòng)快速張緊。由于采用變頻調速器自帶的PID調節功能，因此運行穩定可靠，而且調整方便，只要設定好有關(guān)參數即可。

　　利用伺服電機的轉矩限制功能，根據M1、M2、M3三臺電機的工作性質(zhì)不同分別對伺服電機進(jìn)行不同的轉矩限制，轉矩限制值同樣通過(guò)總線(xiàn)形式直接進(jìn)行設定， 同時(shí)把各電機的轉矩達到信號接到PLC的輸入端口作為安全報警信號，取代原來(lái)機械剛性傳動(dòng)時(shí)的安全離合器功能。

　　4 小結

　　由于采用總線(xiàn)形式，因此控制系統結構比較簡(jiǎn)單，而且為上位機監控及遠程監控提供了有利條件。由于系統在跟蹤過(guò)程中直接對位置進(jìn)行跟蹤補償，因此比單純采用速度跟蹤的方式更為迅速而且準確，使系統能夠可靠穩定工作。同時(shí)，由于利用變頻調速器內置的PID進(jìn)行調控制，因此使系統更加簡(jiǎn)單，而且減少了PLC的運算壓力。