丹佛斯MCO305定位控制在石英切割機(jī)上的應(yīng)用

The Application of Danfoss MCO305 Motion Controller on Quartz Cutting Machine

摘要：丹佛斯FC300高性能驅(qū)動(dòng)器加上新一代MCO305高速運(yùn)動(dòng)專用控制器，可實(shí)現(xiàn)定位控制功能。電機(jī)可以選用異步或同步伺服電機(jī)。支持各種各樣的電機(jī)反饋裝置，從增量編碼器、絕對(duì)位置編碼器一直到旋轉(zhuǎn)變壓器。本文就丹佛斯MCO305定位控制功能在石英切割機(jī)上的應(yīng)用加以詳細(xì)論述。

關(guān)鍵詞：定位控制   石英  

Abstract: Danfoss FC300 series high performance servo driver has position control function with new generation MCO305 high speed motion control option card. The motor can either be asynchronous motor or synchronous motor. It support all kinds of motor feedback devices, from incremental encoder, absolute encoder to resolver. The thesis describes the application of MCO305 position function used on quartz cutting machine in detail.

Keywords:  Position Control    Quartz

引言：國(guó)內(nèi)石英切割設(shè)備生產(chǎn)廠家?guī)缀鯖]有，故國(guó)內(nèi)石英產(chǎn)品生產(chǎn)廠家的切割生產(chǎn)設(shè)備一般均需進(jìn)口。因現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境多粉塵和水汽，故設(shè)備電氣控制系統(tǒng)使用壽命很有限。所以需要對(duì)設(shè)備原裝電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。

一、MCO305運(yùn)動(dòng)控制器功能簡(jiǎn)介

MCO305硬件I/O端口配置：

• 兩個(gè)編碼器接口

支持增量編碼器，單圈或多圈SSI絕對(duì)位置編碼器，Hiperface接口編碼器。

• 10個(gè)數(shù)字量輸入
• 8個(gè)數(shù)字量輸出
• 1個(gè)RS485通訊口
• 1個(gè)CANOpen通訊口
• 另外還可以利用變頻器本體的全部資源。

MCO305與變頻器的通訊結(jié)構(gòu)：

    系統(tǒng)內(nèi)部有兩條通訊總線，一條是SPI總線，速度較高，專門用于傳遞編碼器信號(hào)和變頻器速度給點(diǎn)指令；另一條是CAN總線，處理相對(duì)來說響應(yīng)要求不高的數(shù)據(jù)和指令。

二、MCO305定位控制功能

“定位”一詞基本上是指將主軸移動(dòng)到特定位置。為了獲得精確定位，必須要用一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)并根據(jù)來自編碼器的位置反饋來控制實(shí)際位置。在使用閉環(huán)定位控制器進(jìn)行定位時(shí)將需要：設(shè)置速度、加速度、減速度和目標(biāo)位置；隨后會(huì)根據(jù)主軸的實(shí)際位置以及上述參數(shù)計(jì)算出速度分布圖；主軸按照速度分布圖移動(dòng)，直到抵達(dá)目標(biāo)位置。MCO305主要提供了三種定位類型：絕對(duì)定位、相對(duì)定位和接觸探針定位。

三、石英切割機(jī)的技術(shù)要求

石英切割機(jī)有三個(gè)控制部分構(gòu)成：切刀旋轉(zhuǎn)控制、切刀位置控制和送料位置控制。切刀旋轉(zhuǎn)控制只要速度可調(diào)即可；切刀位置控制需要在切割石英管或石英棒的過程中控制其位置和不同段內(nèi)的速度，首先要保證切割產(chǎn)品的刀口質(zhì)量，同時(shí)要提高生產(chǎn)效率；送料位置控制需要每次往前送設(shè)定長(zhǎng)度的石英管或石英棒，精度要求0.2毫米。

切割石英管時(shí)的位置控制和速度要求

四、原系統(tǒng)配置概述

原電氣系統(tǒng)采用SEW的全套產(chǎn)品。這次改造項(xiàng)目替換掉了SEW的三個(gè)變頻器和兩個(gè)運(yùn)動(dòng)控制器。切刀位置控制的編碼器是正余弦編碼器，送料位置控制的編碼器是長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)編碼器，MCO305運(yùn)動(dòng)控制卡可以接這兩種接口的編碼器，故原系統(tǒng)的外圍設(shè)備不需要更換調(diào)整。編碼器安裝位置在電機(jī)軸端，但減速機(jī)輸出側(cè)采用同步帶傳動(dòng)，故不存在傳動(dòng)環(huán)節(jié)影響定位精度的可能。

五、改造后系統(tǒng)配置

  改造系統(tǒng)采用三臺(tái)Danfoss變頻器和兩塊MCO305，以及一個(gè)臺(tái)達(dá)HMI。系統(tǒng)采用RS485通訊。主機(jī)旋轉(zhuǎn)采用4kW變頻器直接拖動(dòng)，通過HMI直接設(shè)定其運(yùn)行頻率。送料位置控制參數(shù)如下圖所示。這些參數(shù)在變頻器第19組參數(shù)開放出來，之所以采用HMI，主要是為了方便用戶進(jìn)行操作。

                                    送料位置控制參數(shù)設(shè)置畫面

采用圖示方法將比較復(fù)雜的切刀位置控制參數(shù)簡(jiǎn)潔明了了展示在用戶面前，降低了用戶的使用難度。

                              切刀位置控制參數(shù)設(shè)置畫面

六、結(jié)束語(yǔ)：

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行證明MCO305定位控制功能加上帶有編碼器反饋的異步電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)，可以很好的達(dá)到原設(shè)備的功能和生產(chǎn)要求。

參考文獻(xiàn)

[1] FC300 Design Guide. MG33BC02.  Danfoss

[2] MCO305 Design Guide. MG33L502.  Danfoss