高精度的交流伺服定剪系統方案設計

在卷筒流水線的板帶生產企業中，如扎鋼、鋁鉑、卷筒紙等，其裁切系統，許多企業基本上還在沿用以前的直流或交流變頻組成的閉環控制系統，其裁切精度雖能達到基本的要求，但往往不是很高，隨著社會的發展，生產企業精益求精，對提高自身的品牌形象也日顯重要，同時也滿足了客戶對產品越來越高的要求。

系統原理

圖1：康爾達公司的交流伺服定剪系統。

假設要裁切的長度為S，主動輥的周長為L，主輥轉過的圈數N（或者說角度），則S=LN，這是一個線性方程，也即S和N成正比，假設減帶機齒輪的變比為K，則可求出S和電機轉過圈數X，S=L*X/K。此式說明S和X仍為一個線性方程，為此要取得需要的長度S，只需控制住電機轉過的圈數。在原系統中采用變頻器、PLC、編碼器和高速計數模塊來組成控制系統，其中PLC給定值（長度對應的脈沖量）送入變頻器驅動電機運轉，電機運轉又帶動編碼器旋轉產生脈沖，反饋回高速計數器送入PLC和原給定值比較，直到相等時停止電機的運行。實際使用中此系統雖然通過調整變頻器的方式，引入第一、二加減速時間來減少電機的慣性，使電機在極慢速成爬行時停車。但此系統的精度仍不可能很高。其缺點：（1）編碼器和電機不同軸、不是一體；（2）電機停車要用抱閘來剎車，而抱閘的快慢和力量對精度都將產生影響。而利用交流伺服系統后這兩方面

工藝設備

■ 操作臺—由主令電器控制定尺系統的自動和手動，由8421編碼的撥碼開關提供所需要的裁切尺寸。
■ PLC—采用FX1N-40MT，該PLC具有成本較低，且帶有所需要的高速脈沖輸出，一個PLC單元能同時輸出2點100KHz脈沖，該PLC配備有7條特殊指令，包括零返回、絕對位置讀出、絕對或相對驅動以及特殊脈沖輸出控制，抗干擾能力也較強，且編程方便，使用面廣，采購方便。
■ 伺服電機和驅動器—伺服電機采用松下伺服電機MDMA202A1G，此電機帶有同軸高精度的旋轉編碼器，該編碼器為增量式2500p/r，分辯率：10000；驅動器采用松下MDDA203A1A和伺服電機組成的系統具有很好的控制性能，此系統穩定性好，設置好參數后不用再人工干預，可靠性高，基本上不用維護，因此也不存在維護費用。

圖2：控制系統硬件圖。

控制系統軟件

因采用的是三菱FX1N-40MT，用其附帶的FXGP/WIN軟件進行梯形圖語言編程，非常直觀，易理解，整個程序簡潔，且與驅動器的通訊方便，只需較簡單的接線便可完成。

圖3：程序框圖。

圖4：程序圖。

使用交流伺服的優點

■ 運轉平穩，低速時也不會出現振動；
■ 控制精度高，交流伺服的控制精度由電機軸后端的旋轉編碼器保證；
■ 響應速度快，加減速時間均可在極短的時間內完成；
■ 能恒力矩輸出，不受轉速的影響；
■ 具有較強的過載能力；
■ 交流伺服驅動系統自身組成閉環，控制更可靠。

結束語

我司采用了此套系統后，穩定性和精度大大提高，減少了損失，滿足了客戶更高的要求，經濟效益顯著。同時也為今后的推廣積累了經驗，再接下來的幾年里我司相繼更改了其他的流水線，較低的成本取得了很好的效果。后來也在同行中得到了認同和推廣，后來上的線全部都采用了該類似的系統，而摒棄了原來的變頻夾送方式。