KSM01.2B-071C-35N-M1-HP0-SE-NN-FW

　　台达伺服控制方案在炸药包装机上的应用
　　江西萍乡浮法玻璃厂   黄海宏 

　　摘  要：在简要介绍包装机机电原理的基础上，深入讨论基于台达单一机电自动化平台的运动控制系统集成设计。给出单轴定位与原点回归等关键环节技术应用数据。

　　关键词：伺服运动控制   PR单轴定位功能     数据交换 

　　引言

　　炸药填充包装机用于乳化炸药类产品的生产线填充和包装。作为机电一体化产品，填充包装机对控制系统可靠性要求很高，同时要求维修和使用方便。通过同类自动化比较，最后选用台达工业自动化产品平台作为该包装机的全系列核心控制系统。

　　KSM01.2B-071C-35N-M1-HP0-SE-NN-FW该控制系统方案基于DELTA（台达）AE系列人机界面、 EH系列PLC、ASD－AB伺服系统等产品的系统集成，借助其产品的数据通讯功能能够很灵活地构造控制方案。ASD－AB伺服系统相对于传统的PLC脉冲运动控制方案具有可靠性更高，控制更精准的优点。

　　本文重点讨论如何利用台达伺服的通讯功能和pr单轴定位功能来实现伺服的运动控制和产品数据交换。

　　机械结构和工艺要求

　　原理结构

　　KSM01.2B-071C-35N-M1-HP0-SE-NN-FW 炸药包装机是炸药生产线上的关键性设备，主要由工位旋转定位机构和伺服电机驱动装置组成。伺服电机带动1:40的行星减速机，驱动旋转定位机构每次旋转90°。到位后，配合外部气缸等一系列动作，完成一个循环的炸药的填充和封装。机械结构如图1所示。 

图1 包装机机械结构

　　工艺要求

　　•伺服高定位精度，要求每次定位不超过4个脉冲;

　　•封装高速度，能够配合前端灌装生产线的送料速度，实现旋转定位机构旋转速度1～50r/min可以任意调节。即电机速度在0～2000r/min可调;

　　•具有原点回归功能;

　　•能够在人机界面上直观的显示伺服的工作状态和故障信息。

　　包装机电控系统设计

　　控制系统的硬件配置和架构

　　通过对整个机械工艺特点和功能要求的分析，确定程序控制单元采用台达小型运动控制性能突出的EH系列 PLC实现，人机界面选用台达AE系列HMI10.4寸触摸屏作为监控单元，运动控制单元选择ASDA-AB系列伺服驱动单元，其电气系统控制硬件架构如图2所示，满足单自动化平台的机电一体化系统集成要求。

图2 电气控制系统硬件架构

　　KSM01.2B-071C-35N-M1-HP0-SE-NN-FW台达PR单轴定位模式控制模式应用

　　PR控制单轴定位控制方式是台达AB系列伺服系统特有功能，电机旋转的定位角度和伺服速度分别由内部位置寄存器和速度寄存器确定，如附表。具体应用如下：

　　•位置寄存器P1-15和P1-16内数值赋值马达的位移距离;

　　•速度寄存器P2-36内数值赋值马达位移此段距离，马达需要速度设定;

　　附表 位置寄存器和速度寄存器设定

　　•PR模式DI GTRG 命令触发信号上升沿给定，伺服马达按照寄存器规划运动，如图3所示。

图3 台达PR单轴定位控制

　　马达定位完成后，输出TPOS信号。马达的加减速曲线由参数P1-34,P1-35,P1-36规划。

　　填充机伺服运动的实现

　　伺服电机经过1：40减速机带动旋转定位机构每次旋转90°，则马达每次需要旋转10圈整。设定伺服参数P1-15内部位置指令圈数设定参数=10。设定P1-16内部速度位置指令脉冲数参数=0。

　　速度寄存器P2-36等于人机设定速度值×40，由HMI设定旋转定位速度1～50，因为涉及1：40的减速关系，故可以通过HMI宏指令数学运算完成后通讯到给定伺服寄存器P2-36。

　　马达运转命令触发DI信号GTPG信号由PLC输出点给定，启动伺服马达运转。

　　马达运转10圈后，到达完成90°定位后会停止下来。驱动器会输出DO信号TPOS位置到达信号给PLC输入点，用来控制其他外部电气回路动作。