一套高精度的交流伺服定剪系统的设计方案

1 系统设计原理

图1:康尔达公司的交流伺服定剪系统

假设要裁切的长度为S,主动辊的周长为L,主辊转过的圈数N(或者说角度)，则S=LN,这是一个线性方程，也即S和N成正比，假设减带机齿轮的变比为K,则可求出S和电机转过圈数X,S=L*X/K.此式说明S和X仍为一个线性方程，为此要取得需要的长度S,只需控制住电机转过的圈数。在原系统中采用变频器、PLC、编码器和高速计数模块来组成控制系统，其中PLC给定值(长度对应的脉冲量)送入变频器驱动电机运转，电机运转又带动编码器旋转产生脉冲，反馈回高速计数器送入PLC和原给定值比较，直到相等时停止电机的运行。实际使用中此系统虽然通过调整变频器的方式，引入第一、二加减速时间来减少电机的惯性，使电机在极慢速成爬行时停车。但此系统的精度仍不可能很高。其缺点：

(1)编码器和电机不同轴、不是一体;

(2)电机停车要用抱闸来刹车，而抱闸的快慢和力量对精度都将产生影响。而利用交流伺服系统后这两方面

2 系统硬件设计

■ 操作台-由主令电器控制定尺系统的自动和手动，由8421编码的拨码开关提供所需要的裁切尺寸。

■ PLC-采用FX1N-40MT,该PLC具有成本较低，且带有所需要的高速脉冲输出，一个PLC单元能同时输出2点100KHz脉冲，该PLC配备有7 条特殊指令，包括零返回、绝对位置读出、绝对或相对驱动以及特殊脉冲输出控制，抗干扰能力也较强，且编程方便，使用面广，采购方便。

■ 伺服电机和驱动器-伺服电机采用松下伺服电机MDMA202A1G,此电机带有同轴高精度的旋转编码器，该编码器为增量式2500p/r,分辩率：10000;驱动器采用松下MDDA203A1A和伺服电机组成的系统具有很好的控制性能，此系统稳定性好，设置好参数后不用再人工干预，可靠性高，基本上不用维护，因此也不存在维护费用。

图2:控制系统硬件图

2 控制系统软件

因采用的是三菱FX1N-40MT,用其附带的FXGP/WIN软件进行梯形图语言编程，非常直观，易理解，整个程序简洁，且与驱动器的通讯方便，只需较简单的接线便可完成。

图3:程序设计框图

图4:程序测试图

3 使用交流伺服的优点

■ 运转平稳，低速时也不会出现振动;

■ 控制精度高，交流伺服的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证;

■ 响应速度快，加减速时间均可在极短的时间内完成;

■ 能恒力矩输出，不受转速的影响;

■ 具有较强的过载能力;

■ 交流伺服驱动系统自身组成闭环，控制更可靠。

4 结束语

本方案所设计的这套系统，稳定性和精度都较以往有了大大的提高，不仅减少了损失，而且还满足了客户更高的要求，经济效益显着。同时也为今后的推广积累了经验，再接下来的几年里我司相继更改了其他的流水线，较低的成本取得了很好的效果。后来也在同行中得到了认同和推广，后来上的线全部都采用了该类似的系统，而摒弃了原来的变频夹送方式。