高速數(shù)字化電阻焊機(jī)中交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用

　　M2是驅(qū)動(dòng)吸推鐵系統(tǒng)的伺服電機(jī)，由M2驅(qū)動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行吸、推鐵送料運(yùn)動(dòng)，M2每轉(zhuǎn)一周，系統(tǒng)完成一次吸鐵及推鐵的送料運(yùn)動(dòng)，其作用是將按節(jié)拍一張一張準(zhǔn)確地送到規(guī)定的位置上，由成圓機(jī)構(gòu)將薄板卷曲成圓罐體。

　　M3是驅(qū)動(dòng)打罐擺臂運(yùn)動(dòng)的伺服電機(jī)，M3帶動(dòng)平面7桿機(jī)構(gòu)作打罐運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)打罐功能，機(jī)構(gòu)每運(yùn)轉(zhuǎn)一周，即完成一次打罐動(dòng)作。

　　由于M2、M3必須準(zhǔn)確配合協(xié)調(diào)M1運(yùn)行，也即M2必須根據(jù)M1的運(yùn)行狀態(tài)，準(zhǔn)時(shí)將薄板送出至成圓機(jī)構(gòu)，卷曲后以圓罐體形式送到準(zhǔn)確的位置;同樣M3必須根據(jù)M1的運(yùn)行狀態(tài)，準(zhǔn)時(shí)把罐體打進(jìn)焊接位置。因此M2、M3運(yùn)行在位置控制模式，由M 1伺服電機(jī)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(diào)整好M2、M3位置環(huán)的增益，M2、M3便能跟蹤M1運(yùn)行，從而達(dá)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(jī)構(gòu)的零點(diǎn)位置。系統(tǒng)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(tǒng)運(yùn)行過程中不斷對Sl、S2、S3的位置進(jìn)行檢測，并對M2、M3的增益進(jìn)行同步調(diào)整，從而達(dá)到控制系統(tǒng)同步的目的。[31M4是銅線驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，運(yùn)行在速度控制模式，其運(yùn)行速度由制罐節(jié)拍、罐體高度決定，由于采用伺服電機(jī)作為銅線的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，因此銅線運(yùn)行較為平穩(wěn)，基本不需調(diào)節(jié)。

　　M5、M6分別是放線及收線變頻調(diào)速電機(jī)，由于銅線經(jīng)過壓扁、焊接發(fā)熱之后會有一定的伸縮，因此需要控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到控制銅線張緊的目的，本系統(tǒng)中選擇帶內(nèi)置PID調(diào)節(jié)功能的變頻調(diào)速器，變頻器的速度給定信號由PLC通過總線形式給定，銅線的張緊程度由傳感器反饋給變頻器，由變頻器內(nèi)置的PID調(diào)節(jié)功能進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，因此只要在系統(tǒng)中設(shè)定好變頻器的有關(guān)參數(shù)便可達(dá)到控制銅線張力的目的。由于使用了內(nèi)置PID調(diào)節(jié)功能的變頻器進(jìn)行調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)運(yùn)算的負(fù)擔(dān)，提高了調(diào)節(jié)速度。

　　3 控制系統(tǒng)主要工作流程

　　相應(yīng)控制系統(tǒng)主要工作流程如圖3所示：系統(tǒng)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(jī)構(gòu)均從零位開始工作。然后PLC根據(jù)設(shè)定的制罐速度，控制送罐伺服電機(jī)M1運(yùn)轉(zhuǎn)。伺服電機(jī)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(jī)M2、M3位置脈沖信號的輸入端，使M2、M3跟蹤M1的運(yùn)行。在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中PLC根據(jù)零位反饋的誤差信息，來調(diào)節(jié)控制M2、M3跟蹤M1運(yùn)轉(zhuǎn)。從而控制吸、推鐵、送罐及打罐的動(dòng)作協(xié)調(diào)關(guān)系。

　　同時(shí)，PLC根據(jù)制罐速度及罐體的高度計(jì)算出銅線的運(yùn)行速度，并控制伺服電機(jī)M4驅(qū)動(dòng)多槽輪帶動(dòng)銅線按給定速度作均速運(yùn)行。根據(jù)銅線的運(yùn)行速度由PLC計(jì)算出放線及收線變頻調(diào)速電機(jī)的運(yùn)行速度，PLC同樣通過422總線給變頻器提供一個(gè)速度給定信號，由于變頻調(diào)速器是采用RS485總線的形式的，因此在變頻器的總線上需加裝一只422轉(zhuǎn)485的總線轉(zhuǎn)換器。變頻器根據(jù)PLC的給定速度及銅線張緊傳感器的反饋值，利用自帶的PID調(diào)節(jié)功能進(jìn)行P1D調(diào)節(jié)運(yùn)算，從而保證銅線能自動(dòng)快速張緊。由于采用變頻調(diào)速器自帶的PID調(diào)節(jié)功能，因此運(yùn)行穩(wěn)定可靠，而且調(diào)整方便，只要設(shè)定好有關(guān)參數(shù)即可。

　　利用伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)矩限制功能，根據(jù)M1、M2、M3三臺電機(jī)的工作性質(zhì)不同分別對伺服電機(jī)進(jìn)行不同的轉(zhuǎn)矩限制，轉(zhuǎn)矩限制值同樣通過總線形式直接進(jìn)行設(shè)定， 同時(shí)把各電機(jī)的轉(zhuǎn)矩達(dá)到信號接到PLC的輸入端口作為安全報(bào)警信號，取代原來機(jī)械剛性傳動(dòng)時(shí)的安全離合器功能。

　　4 小結(jié)

　　由于采用總線形式，因此控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡單，而且為上位機(jī)監(jiān)控及遠(yuǎn)程監(jiān)控提供了有利條件。由于系統(tǒng)在跟蹤過程中直接對位置進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，因此比單純采用速度跟蹤的方式更為迅速而且準(zhǔn)確，使系統(tǒng)能夠可靠穩(wěn)定工作。同時(shí)，由于利用變頻調(diào)速器內(nèi)置的PID進(jìn)行調(diào)控制，因此使系統(tǒng)更加簡單，而且減少了PLC的運(yùn)算壓力。