20PM运动控制器电子凸能在高速绕线机的应用

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  1、台达20pm运动控制器电了凸能在高速绕线机的应用摘 要：介绍台达dvp-20pm00d运动控制器电子凸轮（cam）功能，阐述高速绕线机工 作原理、工艺技术要求及相关控制程式概要。关键词：运动控制器，电子凸轮，伺服控制，绕制主轴，排线从轴，cam table,高速脉冲。 一、 前言本文介绍的是全自动无骨架系列高速绕线机，可以绕制不一样的规格的空心线圈，如：传动 线圈，扬声器线圈，天线线圈以及各种无骨架通用线圈。设备具备了性能可靠，高速高效率, 自动化程度高，适合于线圈的大批量生产。绕制各种线一般普通绕线机采用内置脉冲功能的小型plc,通过绕线轴编码器速度输出到plc内置

  2、 高速输入点，将绕线轴与排线轴的速比进行简单速度同步，这种方法受plc运算影响，同步 精度差，计算量大，cpu处理时间比较久，因此会出现绕线不均匀，堆积，塌陷等问题，严重 影响绕线成品的质量，举例来说，plc对绕线轴编码器作高速计数，当到达计数值吋利用中 断方式控制排线轴电机反向绕制，但受cpu运算处理时间的影响会出现滞后产生误差，在低 速的情况下尚町基本达到绕制要求，但是对于高速绕制多层线圈时就会出现线圈端面不齐 整，成品品质下降。台达dvp-20pm00d是一款专用运动控制型plc,采用高速双cpu结构及形式，利用独立cpu 处理运动控制算法，可以很好地实现各种运动轨迹控制、逻辑动作控制，直线、/圆弧插补控 制等，在高速绕线pm运动控制器的电子凸能很好的解决了上述绕线 在换向时出现的绕制不均匀、堆积、不平整等问题。运动控制器dvp-20pm00d二、高速绕线、设备结构高速绕线机共包含九部分机构，分述如下:（1） 机架机架由角钢框架及不锈钢台血组成，并设置脚轮便于移动，当设备到位后可将支脚调低 作为稳定支撑。（2）张力机构安装于进线部分，作为绕线张力调节，保证线圈绕制时维持张力恒定，张力调节器具有 调节旋钮可针对不一样需求进行张力调节设定，调整完毕后，张力调节器自动控制绕线）绕线w伺服电机、同步齿形带、绕线、，是电子凸轮运动中 的绕制主轴，铜线经过飞叉旋转绕制于绕线模头上，是绕线机主要运动部件之一。（4）排线w伺服电机、精密直线螺杆、精密导轨、气动滑叉等，是电子凸 轮运动中的排线从轴，在绕线运动中跟随绕线主轴正反向往复运动实现排线动作，是绕线机 主要运动部件之一。（5）工作转台由分度步进电机、旋转台、线叉、绕线模头组成，该设备为多工位绕线机，在绕线同时 执行模头预热、剪线、加热、脱模等工艺动作，这需要工作转台按不同工位动作完成。（6）剪线机构为气动执行机构，主要是将绕制完成的线）脱模机构市分度步进电机、气动脱模组成，将绕制完成的成品从绕线、热风系统设备配置两个可调温度220v热风枪，在绕线前将模头预热，绕线后对线圈进行热风处 理便于脱模。（9）电气控制 包含电气控制箱、触摸屏操作盒。采用dvp-20pm00d运动控制器作为控制核心，触摸屏 作为人机交换，伺服电机作为执行机构，实现转轴与排线的精确控制，来保证绕线）最大线 nim,需配合不同绕线 ）排线）气源：约 80l/min （5kg/cm2）3、设备工艺流程绕线头回原点一进给至起绕点一张力调节一模头预热一绕线、排线一加热一剪线一脱模一成品一退至脱模点一进给至起绕点循环生产4、电气系统配置电气控制最重要的包含绕排线部分、步进分度部分、气缸动作控制部分。具体配置如下：运动控制器台达 dvp-20pm00d可编程控制器台达 dvp-32eh00t2触摸屏台达 d0p-a57bstd绕线伺服电机及驱动器台达 ecma-c30602es、asd-b0221-a排线伺服电机及驱动器台达

  7、ecma-c30401es、asd-b0121-a旋转台分度步进电机脱模分度步进电机三.电子凸能及应用介绍高速绕线pm电子凸轮的应用，使绕制产品的成品品质及效率 大幅度的提升。以下对电子凸能作简单介绍：1、什么是电子凸轮普通机械凸轮是我们大家常常可以看见的，如果知道普通的凸轮的话，那么电子凸轮也就会 很快明白，真实的凸轮是一件物体，你若想用软件来描绘这个三维物体就要输入程序，然后 这个程序体现出来的功能就是电子凸能。简单说就是用电子特性勾勒出一个物体，并使 其发挥本有的功能。原来的方式控制器驱动器差动齿轮相位整合机构变速祸凸轮轴电机0动部齿轮i离合器线、用电机新方式从上图能够正常的看到，左边是我们常见的机械式凸轮方式，而右边就是电子凸轮方式。也就 是说利用程序的方式(配合伺服单元)完成机械凸轮控制所需要的轨迹，实现主轴和从轴的 啮合运动。2、电子凸轮的实现方式(1) 获取主轴位置；获取主轴位置有多种方法：一是采用虚拟轴，计算简单准确；二是从主轴编码器或伺服 脉冲获取，将主轴编码器信号做处理；三是从测量编码器获取。获得编码器信号之后，将 其换算成主轴位置。cam其实就是定义主从轴之间的关系（称之为cam table） 。 cam table有两种方法表述： 一是采用x、y的点对点关系；二是采用两者的函数关系。cam table的获取也有多种途径:

  9、结合实际工作中测量到的点与点z间的对应关系，根据主从轴的标准函数关系。cam table 可以定义多个cam曲线。关系确定和实现后，根据主轴的位置，就能得到从轴的位置。3、台达20pm运动控制器电子凸能介绍台达20pm运动控制器除了实现直线/圆弧插补以及定位功能z外，内嵌了电子凸 能，使其能应用在多种运动控制场合。20pm为2轴运动控制器，具有2路500khz的输入与输出，在电子凸能屮定义x轴 为从轴，y轴为主轴，当定义好cam table后，从轴依据定义的曲线跟随主轴运动。下图是 电子凸轮设定的软件界面。加速度坐标图进入资 料设定 表单-dtsplacemenbx.max:-d

  10、ata wostroke pos: 0range:丫.max:ildatasrilioflji dew clear 11 impom imported grpolt 厂 round export displacement 0velocity0accetefdtion0在软件中我们大家可以清楚地利用图形方式设定、修改电子凸轮曲线。当我们点击这里可以进入资料 表单设定按钮吋会弹出下面的区段设置表。使用者需先设定start ang, end ang, stroke 以及透过下拉式选单选取cam curve （具有连续、正弦、匀加速等6种曲线，并可加入其他 标准曲线和自定义曲线、完成后按下setting completed按钮，即可在主画面绘制 位移，速度，加速度坐标图下图是以高速绕线机为例的电子凸轮曲线图，米用cyclic模式排线从轴根据绕线主 轴连续正反排线。以下是计算主从轴关系算式：主轴转一圈所出线的距离（圆周长）=n*d （mm） or绕线模具一圈的出线的距离（圆周长）=兀 *d （mm）；排线从轴转一圈所需脉波数=10000p/r=相对应转一圈滚珠螺杆移动z距离=10mm；主轴旋转一圈所需脉波=3600p/r =从轴相对应主轴旋转一圈所转动的圈数所需脉波= 100p/r =相对应滚珠螺杆移动之距离=0.1 mmmaster/slave关系式=（主轴旋转一-圈

  13、冲x3气压检测y3b分度转方向x4a分度盘y4a刹车x5b分度盘y5b刹车x6i抽模芯后（原）y6i抽模芯阀x7i抽模芯前y72脱模前后xio2脱模后（原）yi03脱模上下xll2脱模前yll4卸料上下xl23脱模下（原）y125吹气xl33脱模上y13i#热枪xl44卸料下y142#热枪xl54卸料上限（原）y15备用xl6主轴报警y16备用xl7排轴报警y17备用dvp-20pm00dlsp0排线+排线排线排线轴差分脉冲输出dogo排线+排线绕线排线+绕线轴位置a+相脉冲反馈fp1

  14、 +绕线-绕线轴位置a相脉冲反馈fp1绕线+绕线轴位置b+相脉冲反馈rp1+绕线-绕线轴位置b相脉冲反馈rp1绕线、上位触摸屏控制触摸屏大多数都用在人机对话，对设备相关参数进行设置以及显示设备正常运行过程屮动作状态和主要参数。(1) 手动操作画面：设置有主绕线轴和排线轴的手动操作按钮，实现调机时的手动调整，同时可通过“回原” 按钮将主轴和从轴回归机械原点，并设有分度盘调试按钮和教导调机按钮便于操作。主轴坐标)12345排线调试分度盘主轴手动度角度排线手选主轴正转主轴反转排线异常主页1设定1控制1显示1报警排线) 自动操作画面可预设产量，显示当前总产量、当班总产量、热风控制温度、已绕圈数、已绕线长等参 数，并且可通过“循坏开/关”按钮控制单个绕线还是连续绕线。预设产星#个(为零时不自动停机)a枪123；4匸6:123.4i.排线系数#.#兀台总产量:丁2345628片i渚零 当班总产量:了2345678儿j*零 单个计时： ；123；45异常 报警工生显乔已绕圈数已绕线;返导 主页调机(3) 参数设置画面大多数都用在设置主轴转速、总匝数、第一层匝数、线径、加减速时间等等重要参数，

  16、并可通过配方保存多组不同绕制参数。主轴速度转线径mm总匝数匝起绕点mm需一层匝数匝脱模点mm足绕角度度去起绕速rprn川減速时间#.#!秒 回退速度rpm绕线方向轴度 次数日分度日分度 公转 自转 石次次:abcdef :i当前组数:叵123返回i教导1参数温度1巨佐异常主页调机控制1显示1报警#次参数顺时针3、程序设计程序设计的重点是高速绕线机的控制难点分析及解决方案。（1）系统难点绕线机在换向处出现绕线不均匀、堆积；绕线!现螺旋纹、不平整；没有办法进行斜排绕线）难点分析换向处绕线不均匀、堆积情况出现主要是由于普通plc的速度指令处理时间长，换向 受程序扫描周期

  17、影响，没有同步指令且无法实时刷新，同时伺服刚性参数，动态响应速度也是原因之一。换向处出现螺纹还在于螺旋绕线方式造成，可采用最后半圈定位绕线解决。斜排绕线在爬坡时每圈要增加一个线宽和线厚，奇偶数绕线是在每绕一层变换绕线匝数奇偶性，两种绕线方式都需要每次绕线后进行计算，rtl于普通小型plc运算时间长，导 致没有办法进行高速斜排和奇偶数绕线）台达解决方案由以上分析能够准确的看出，高速绕线机的瓶颈在于高速运算及响应，而台达20pm运动控制 器除逻辑控制cpu外具有独立的高速运算cpu,市硬件直接完成高速运算响应，2轴同步 控制时间小于0.5ms,达到高速绕线pm运动控制器电子凸轮

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