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丹佛斯運動控制器在遠程伺服控制中的應用

時間:2010-04-15 16:39:40來源:sa

導語:?本文謹以Epsilon SWB 發(fā)泡模機4軸位置伺服控制為例,介紹了丹佛斯運動控制器作為遠程伺服控制工作站的應用辦法和經(jīng)驗.

一、 Epsilon SWB發(fā)泡模機運動控制要求
      下圖為Epsilon SWB發(fā)泡模機的基本機械結(jié)構圖。該機有上模翻轉(zhuǎn)、下模翻轉(zhuǎn)、整體翻轉(zhuǎn)3 個角度位置控制和上模升降一個垂直位置控制,定位精度要求都很高。其中上模滿載時重達半噸。

 

圖一

 

電驅(qū)動必須實現(xiàn)并滿足如下要求:

 

1. 發(fā)泡模機在機械上為對稱結(jié)構,上模升降、下模翻轉(zhuǎn)和整體翻轉(zhuǎn)這三個基本動作都是由兩邊兩臺電機同時驅(qū)動的,電機和減速機構型號規(guī)格完全相同。這樣如何使兩臺剛性連接的電機輸出轉(zhuǎn)速輸出轉(zhuǎn)矩保持一致,是電氣驅(qū)動需要解決的難題之一。

      如果使用同步伺服電機,這將是一個非常困難的控制要求??尚械霓k法為令其中一臺同步伺服電機作主機,工作于速度(位置)模式;另一臺同步伺服電機作輔機,工作于轉(zhuǎn)矩模式,其轉(zhuǎn)矩給定值為主伺服電機的輸出轉(zhuǎn)矩值。 

 

圖二、輸出轉(zhuǎn)矩示意圖

 

      丹佛斯FC302驅(qū)動器能夠同時帶兩臺異步伺服電機,作電機自適應時只要將電機功率、電機電流設為2臺異步伺服電機的總合就可以了。

 

 

2.機械抱閘控制

 

      上模非常重,起動時如果驅(qū)動器和機械抱閘配合不好,很容易下溜或上沖。

 

圖三、機械抱閘控制時序圖

 

      丹佛斯FC302驅(qū)動器內(nèi)置起重設備專用的機械抱閘控制輸出,上圖為其動作的時序圖,電機起動之初是工作于轉(zhuǎn)矩輸出方式的,在機械抱閘逐步松開的過程中,電機控制模式也平滑地從轉(zhuǎn)矩控制模式轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)速控制模式。在過渡期間,還可以提升轉(zhuǎn)速控制的PID,有助于進一步提高驅(qū)動器的負載響應能力。

 

3. 下模翻轉(zhuǎn)和整體翻轉(zhuǎn)是通過曲柄機構實現(xiàn)的,因此實際機械角度與電機角位移是非線性關系

 

圖6 

      這要靠運動控制器內(nèi)部運算或用查表插值運算的辦法解決。

 

二、 運動控制的高速總線通訊接口程序編制和定義

      現(xiàn)場總線通訊控制在主站和從站之間傳遞預定字長的過程數(shù)據(jù),丹佛斯運動控制器在現(xiàn)場總線網(wǎng)絡中作為遠程伺服控制工作站運行,控制命令的執(zhí)行和實際位置、狀態(tài)的反饋全靠過程數(shù)據(jù)交互實現(xiàn)。為了方便與其他主機的銜接,在參考了西門子FM系列運動控制模塊的控制辦法,再結(jié)合現(xiàn)場總線的控制特點,定義了如下過程數(shù)據(jù):

 
PCD1
PCD2
PCD3
PCD4
寫入
控制字
速度給定
位置給定
轉(zhuǎn)矩給定
讀出
狀態(tài)字
當前實際速度
當前實際位置
當前實際轉(zhuǎn)矩
位 = 0
位 = 1
0
自由運行
伺服鎖定
1
正轉(zhuǎn)
反轉(zhuǎn)
2
 
點動
3
 
轉(zhuǎn)速控制模式
4
 
轉(zhuǎn)矩控制模式
5
 
相對定位控制模式
6
 
絕對定位控制模式
7
 
回零位
8
 
故障復位
9
 
動作完成標志清除
10-15
 
保留
位 = 0
位 = 1
0
無正轉(zhuǎn)限位信號
正轉(zhuǎn)限位信號動作
1
無反轉(zhuǎn)限位信號
反轉(zhuǎn)限位信號動作
2
機械制動抱緊
機械制動釋放
3
運動過程中
動作完成
4
驅(qū)動系統(tǒng)正常
驅(qū)動系統(tǒng)報警
5
 
運動控制器控制就緒
6
 
回零位完成
7-15
 
保留

 

 

三、丹佛斯運動控制器簡介

產(chǎn)品圖

丹佛斯運動控制器的編程方式

      丹佛斯運動控制器使用丹佛斯公司開發(fā)的Aposs運動控制語言,其編程風格模仿C語言,并提供多種便利指令,其界面如下圖所示:

丹佛斯運動控制器界面

丹佛斯運動控制器能提供如下基本功能:
1.
輸入輸出邏輯控制功能;
2.
同步控制功能,電子凸輪;
3.
定位控制功能;
4.
中斷功能,如時間中斷,I/O中斷等;
5.
基本數(shù)學、邏輯運算功能;
……
 
丹佛斯運動控制器支持的高速通訊協(xié)議:
 Profibus、CANopen、DeviceNet、Interbus、LonWorks、工業(yè)以太網(wǎng)
 ……
 
丹佛斯運動控制器程序例(部分):
//HOME MODE 1
IF (step==16) THEN
                                  
    homevel = GET HOME_VEL                    
    IF (home_done==0) THEN
        servo_on = 1
        IF (svon_dlyt.2==1) THEN
            IF (homevel>0 AND ls_fwd==0) or (homevel<0 AND ls_rev==0) THEN
                IF (home_dog==1) THEN
                    CSTOP                       //CVEL 0
                                                    //CSTART
                    step = 17                    
                  ELSE                       
                    ACC 50
                    CVEL homevel
                    CSTART
                ENDIF                                     
              ELSE
                CSTOP                              //CVEL 0
                                                      //CSTART
                IF (home_dog==1) THEN                      
                    step = 17
                  ELSE                    
                    step = 18
                ENDIF     
            ENDIF
          ELSE
            CSTOP                                     //CVEL 0
                                                         //CSTART
        ENDIF
      ELSE
        CSTOP                                            //CVEL 0
                                                            //CSTART
        step = 10                                                         
    ENDIF          
ENDIF

四、主控PLC的編程辦法:

      主機中關于運動控制部分的子程序可以按如下邏輯框圖編程:

邏輯框圖

五、使用效果
      系統(tǒng)實際運行效果非常理想,響應速度快、速度平穩(wěn),完全達到了控制技術要求。通用的丹佛斯遠程控制器達到了替代專用PLC運動控制模塊的作用。FC302的優(yōu)異性能,保障了定位精度。由于自定義的通訊過程數(shù)據(jù)、控制字定義清晰簡潔,主機控制程序開發(fā)變得更容易了。
六、結(jié)束語
      使用西門子的PLC加西門子的位置控制模塊,編程會是一個艱巨而繁復的工作,但是利用Profibus現(xiàn)場通訊總線直接控制控制丹佛斯的運動控制器,將繁復的程序功能交給遠程伺服工作站以分布式方式處理,不但可以節(jié)省系統(tǒng)成本,還大大提高了整機開發(fā)速度,值得在自動化控制領域推廣。
參考文獻
[1] FC300編程指南. MG.33.M4.41. Danfoss A/S. 2008
[2] 運動控制器MCO305使用說明. MG.33.K2.02. Danfoss A/S. 2007
[2] 運動控制器MCO305使用說明. MG.33.K2.02. Danfoss A/S. 2007


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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