PLC教程运动控制PPT.ppt

一运动控制概述什么是运动控制目录二运动控制案例运动控制八个案例运动控制概述（1）、什么是运动控制运动控制就是通过机械传动装置对运动部件的位置、速度进行实时的控制管理，使运动部件按照预期的轨迹和规定运动参数（如速度、加速度参数等）完成相应的动作。（2）、运动控制基本功能运动控制案例通常，一个运动控制系统的功能包括：速度控制和点位控制（点到点）。有很多方法可以计算出一个运动轨迹，它们通常基于一个运动的速度曲线如三角速度曲线，梯形速度曲线或者S型速度曲线。如电子齿轮（或电子凸轮）。也就是从动轴的位置在机械上跟随一个主动轴的位置变化。一个简单的例子是，一个系统包含两个转盘，它们按照一个给定的相对角度关系转动。电子凸轮较之电子齿轮更复杂一些，它使得主动轴和从动轴之间的随动关系曲线是一个函数。这个曲线可以是非线性的，但必须是一个函数关系。运动控制案例前缘送纸立式包装机排盘机枕式包装机轮切、飞剪植毛机套色机追剪针对生产机械行业领域，信捷公司的研发与应用部门不断地进行深入研究，开发出了许多先进而成熟的解决方案，并通过遍布全球的应用中心与技术团队进行推广。1.1、设备概况案例一：前缘送纸瓦楞纸印刷模切机是一种高效的瓦楞纸处理备，可以在一条生产线上实现纸板的多色套印、模切压痕等工序，主要包括前缘送纸单元、印刷单元和模切单元。在正常运转时，前缘送纸单元的辊筒做循环加减速运动，印刷单元和模切单元的辊筒做匀速运动。目前，我国瓦楞纸包装设备行业形成了六大生产基地：珠三角、长三角、湖北京山、河北东光、胶东和中原地区。1.2、印刷模切机整体图案例一：前缘送纸1.3、前缘送纸工艺案例一：前缘送纸前缘送纸就是以纸板前边缘为基准，在送纸胶轮的周期性加速、同步和减速作用下，通过格栅配合将纸板有时间性的抬起和落下，将堆叠好的纸板连续或者间隔的单张送入印刷单元。在瓦楞纸箱的加工制造中，如果送纸发生偏差，会产生如印刷套印不准、模切位置偏移、压线偏斜等问题，所以送纸工艺显得十分重要。1.4、前缘送纸工艺图案例一：前缘送纸1.5、系统开发起源案例一：前缘送纸对于瓦楞纸开槽印刷机而言，前缘送纸机构的送纸精度对印刷质量而言至关重要；传统的送纸机构均采用高精度机械凸轮机构进行送纸的控制，这套机械凸轮上万美元，并且需要经常维护，由于磨损导致精度的降低，当印刷不同长度的产品时，机械需要反复调教，耗费时间；河北东光是中国北方纸箱包装机械基地，在当地前缘送纸的控制是个难点，为增加信捷在当地的品牌影响力，我们决定用信捷XD系列控制器的内置电子凸轮功能，改造原先的机械凸轮。信捷的电子凸轮功能在瓦楞纸横切，印刷套色，冷弯型钢追剪等领域都有成功的应用背景，这使得我们有信心去探讨在送纸机构上采用信捷产品实现高精度送纸的可能。1.6、电子凸轮代替机械凸轮案例一：前缘送纸伺服轴（送纸辊）跟随主轴（主轴信号由连接在接纸棍上的编码器提供）做电子凸轮运动完成送纸。要求每分钟送纸速度最高250张/min，送纸精度要求在整个速度范围内的±0.5mm；每次送纸辊伺服轴都会在编码器一圈的固定相位中作一次加速，同步，减速的凸轮运动；以长度1200mm为例，送纸速度达到250张/min，一秒要进行4.17次凸轮运动；采用的XD3控制器，具备很快的数据处理和运动状态触发能力，现场运行扫描周期0.1ms，确保了控制的高精度。在接纸棍编码器旋转到设定相位时，抬刀放下，瓦楞纸与送纸辊充分接触，然后启动送纸辊电机，在加速距离范围内从0速加速到接纸棍的线速度，进入同步传送，当接纸棍编码器转到相应相位时，抬板抬起，瓦楞纸与送纸辊充分脱离，触发送纸辊减速（在规定的相位里减速至0速）然后等待下一次的送纸时机。控制时序图1.7、送纸过程时序控制案例一：前缘送纸①②③④⑤（1）等待区（2）加速区（3）同步区（4）减速区（5）等待区相位总和为360度控制时序图1.8、系统位移曲线图案例一：前缘送纸1.9、硬件连接图案例一：前缘送纸定位信号输入主轴位置信号反馈距离设定脉冲输出送纸电机送纸辊报警监控1.1.1、项目中应用的信捷产品案例一：前缘送纸产品名称型号数量PLCCAM-16T-E1伺服DS3-47P5-PQA1触摸屏TG765-MT1编码器2000线11.1.2、性能优点送纸速度平稳通过优化的凸轮曲线使送纸过程更加平滑。2送纸速度快送纸速度快。实际效果可达150米/分钟。3无累积误差光电反馈确保系统不存在累积误差。4操作便捷报警显示直观，参数修改、数据监控操作便捷。5送纸位置精准高精度的编码器和电机的反馈保证了送纸位置精度。1一体化程度高整个系统均由信捷公司自主开发研制，兼容性高。6案例一：前缘送纸1.1.3、现场调试与调试精度在同一速度下，送纸的精度±0.5mm案例一：前缘送纸1.1.4、前缘送纸视频前缘送纸(视频点击)设备外观案例一：前缘送纸2.1、项目概述案例二：轮切、飞剪方案飞剪机是在轧件运动中对轧件实施剪切工艺的一种设备，是连续式轧钢生产线上不可缺少的、非常关键的设备之一。随着轧钢工艺发展及钢厂产能扩张的改造需要，对轧钢设备提出了更高的要求，主要体现在大轧制断面和高轧制速度两方面。飞剪常用于轧钢，造纸等生产线上。横向剪切运行中的轧件的剪切机叫做飞剪，是一种能快速切断铁板、钢管、纸卷的加工设备，是冶金轧钢行业、高速线材及螺纹钢定尺剪断机，是现代轧制棒材剪断中的产品，具有耗电少、投资成本低的特点。2.2、控制方案案例二：轮切、飞剪方案方案采用信捷运动控制专用CAM系列PLC,内部高速处理电子凸轮数据，通过信捷TG系列触摸屏设定飞剪参数，PLC自动计算凸轮位置，通过高速脉冲给定信捷DS3-PQA系列伺服位置信号，完成剪裁时同步控制，同步后平滑过渡并循环执行。2.3、项目中应用的信捷产品案例二：轮切、飞剪方案PLCCAM2-32T-E(定长)CAM4-32T-E(定长、定标)1伺服DS3-21P5-PQA1触摸屏TG765-MT12.4、硬件连接图案例二：轮切、飞剪方案RS232通讯飞剪刀辊脉冲输出送料位置及速度检测2.5、性能优点案例二：轮切、飞剪方案3同步速度调节同步时的校正速度是叠加在刀辊上的，速度可调节。在发生剪切的过程中，刀头与材料进给保持同步。1线性剪切特性5刀辊停止位置可设剪切较长单元时，刀辊可能在非同步区的某一位置停止下来，这个停止位置可以在用户界面下进行设定。2凸轮曲线自动计算凸轮曲线由5次多项式来表达，使凸轮曲线更加平滑，刀辊的运转更加平稳。可对多项式的系数进行自动计算。6可调启停动态响应在刀辊初次启动和最后停止的过程中，使用特殊的凸轮曲线进行控制4适用于多刀系统对多于一个刀头的刀辊系统同样适用。但只有在材料比较宽，要求剪切单元又比较短时才会使用多刀刀辊。7剪切长度可调节机器运行过程中，剪切长度可以在一定的范围内任意调节，无需停机即可以使新的剪切长度生效。。案例二：轮切、飞剪方案2.6、轮切、飞剪视频轮切、飞剪(视频点击)设备外观3.1、项目概述案例三：立式包装机方案立式包装机是一种立式三面封口，能自动完成制袋、填充、封口、切断、成品等工序的包装设备。广泛应用在食品、日用化工、医药等行业自动化生产线的流水包装上。通常用于包装颗粒、粉末、瓜子、筷子等产品。传统立式包装机通过“L型”热封夹具完成横封，并且热封过程送膜停止等待横封完成封口，整机包装效率低下。信捷全新开发的立式包装机系统连续剪切，切刀横封分离，使得包装效率高、包装成型好。3.2、控制方案本机采用信捷CAM运动控制专用系列PLC,内置电子凸轮控制切刀横封实现过程变速和同步，具有较快的处理速度。伺服驱动器采用信捷DS3-PQA系列，用脉冲位置控制模式，快速响应由PLC发送的过来的脉冲。触摸屏采用信捷TG系列，所有的参数都能轻松更改。案例三：立式包装机方案3.3、项目中应用的信捷产品PLCCAM4-32T-E1伺服DS3-20P7-PQA3触摸屏TG765-MT1案例三：立式包装机方案3.4、硬件连接图RS232通讯切刀电机脉冲输出送膜位置及速度检测送膜电机横封电机脉冲输出脉冲输出横封原点接近开关切刀原点接近开关色标光电案例三：立式包装机方案案例三：立式包装机方案5、完善的保护措施传感器故障检测、色标丢失、印刷错位故障保护。4、简化机械结构通过补偿算法补偿切位偏差，省去调整膜位置的机械结构。6、包装效果好切刀、横封轴分开，采用双电子凸轮，确保包装切口正常切开。2、包装高精度在最快速度下满足1-2mm色标范围误差。1、包装速度快轻松满足立式包装行业120bpm包装速度。3、包装袋长宽度广内置电子凸轮，50mm~300mm+宽范围包装。3.5、产品优势案例三：立式包装机方案3.6、立式包装机设备外观案例四：植毛机方案4.1、项目概述高速牙刷植毛机传动结构由主驱动轴和四个伺服驱动轴系统组成。四个伺服轴分别为水平X轴，垂直Y轴，换毛Z轴与旋转A轴。XY两轴坐标决定牙刷孔的位置，A轴起更换至下一个牙刷的作用，Z轴起到更换牙刷毛色的作用。当主轴电机（变频器控制）运转，四个电控伺服轴随之运转，主轴停则其余四轴随动停止。主轴的转速决定植毛的速度，四个伺服轴响应要求协调驱动，否则会出现脱毛或者毛不齐的现象。4.2、控制方案案例四：植毛机方案目前植毛机电控系统结构主要分为单片机控制系统或CNC数控系统。其中单片机控制系统以自动化系统制造商集成配套服务为主，牙刷设备制造商家自主研发为辅。主要是控制轴脉冲命令信号实现伺服驱动，通常是四轴控制输出实现，信捷CAM4-60T4，运动控制型PLC。具有0.1ms级的响应速度，4路高速脉冲，牙刷植毛机要求系统可以实现两轴插补运算。四套伺服驱动器型号是DS3系列伺服系统，功率400W-750W,驱动器具有多种功能控制，具有过载能力强、抗负载扰动能力强、起动力矩大、动态响应速度高，定位时间短等特点。主轴电机变频器型号是信捷的VB5N系列，功率为400W。4.3、工作流程案例四：植毛机方案放牙刷柄主轴变频器运行X,Y,Z轴运行走点A轴旋停机有无牙刷柄无牙刷有牙刷回零起点动作过程：夹子从Y轴方向上将牙刷把柄夹住→夹子做90度定位到Z轴方向→平台带动夹子做X，Y轴运动使刷毛可以被打到牙刷头的毛孔中→植毛完成，夹子向下旋转90度→夹子松开，一支牙刷加工完成。应用本公司（信捷）的CAM系列plc与DS5伺服系统可以做到900次/分钟植毛速度。而且在高速启停的同时，整体动作的平稳性柔和性更尤为突出。通过PLC内部自制脉冲S曲线的应用可以做到跳孔植毛,且跳孔时，在保证了跳孔精度的同时机器跟平时基本一样平稳，不会出现明显的抖动。案例四：植毛机方案4.4、项目中应用的信捷产品PLCCAM4-60T41扩展模块XD-E2DA1触摸屏TG865-MT（U）1伺服DS3-20P7-PQA3伺服DS3-20P4-PQA1RS232接近开关反馈信号脉冲输出脉冲输出脉冲输出脉冲输出X轴电机Y轴电机Z轴电机A轴电机B轴步进主轴电机模拟量出通讯4.5、硬件连接图案例四：植毛机方案脉冲输出案例四：植毛机方案4.6、性能优点01利用PLC中部门自制的三角函数脉冲曲线，配合DS3伺服系统，达到精确定位的效果，提高了植毛的精度。精度高02根据不同距离的跳孔，实时改变曲线的各项参数，使得整体机子更加平稳柔和的同时，大大加快了速度。速度快03所有参数均可直接修改，方便快捷，故障发生时会有故障提醒，以便于故障查询和故障消除。操作便捷04增加了100种配方。可以同时存储100种牙刷的数据，不同的牙刷只需要导入不同配方就行，方便快捷。具有100组配方数据05每个配方能根据客户要求，导出U盘或者从U盘的导入，便于保存和备份。防止误输入或者数据意外丢失。支持U盘导入导出06能实时的在触摸屏上画出当前配方下牙刷的彩色模型，且模拟模型能根据实际工作情况动态的画图，使用户更加直观的了解当前工作状态。动态模拟案例四：植毛机方案4.7、植毛机视频植毛机(视频点击)设备外观案例五：排盘机方案5.1、项目概述排盘机是处理月饼成型机后面的一道工序，目的把前面成型的月饼按照一