1 前言

　　華東地區(qū)一直是電工裝備設備使用大戶，特別是變壓器鐵芯制造業(yè)。在國內也不乏有電工裝備的制造企業(yè)，但在全伺服電動數(shù)控橫剪線方面，與國外同行相比還較落后，尤其是裝備于電力變壓器鐵芯制造的400型、600型、甚至900型的變壓器鐵芯橫剪線。這些年隨著國內對電力行業(yè)的大力投入，電力設備行業(yè)一直處于上升態(tài)勢，很多企業(yè)已經看好未來的市場，紛紛采購大型的變壓器橫剪線來裝備自己，從目前國內變壓器鐵芯加工行業(yè)近年來對橫剪線的需求來看，液壓橫剪線、氣動橫剪線都因存在諸多的設計缺陷被逐步淘汰，而進口的加拿大MTM線、德國喬格線等價格太高，一般捉襟見肘的中小型企業(yè)無法承受。

　　目前，臺達通過與設備廠商深入合作，開發(fā)出了全伺服硅鋼片橫剪線，通過采用10MC運動控制器與高速CANOPEN總線控制、臺達A2系列伺服，使設備的精度與速度都達到或超過行業(yè)內的標準。并且在控制架構上，由于采用總線控制，當客戶的設備需要有更多工位時，可以在不增加控制器成本的情況下，使全套設備升級，具有極高的可擴充性、靈活性與性價比。

　　2 設備結構及工作原理

　　設備結構如圖1所示。

　　

 

　　圖1 設備圖

　　此設備用于變壓器鐵芯的定長裁切，將成卷的硅鋼帶裁切成一定長度一定形狀的硅鋼片。設備組成部分(見圖1)包括放料機構、送料單元、45度角裁切、135度角裁切、沖V形孔、軌道位置調整，另外，0度切和圓孔沖為選配。

　　此設備全線采用單邊定位、可全自動調寬。設備裁切出來的各種形狀的成品，通過相應的疊裝法，組合成變壓器鐵芯的半成品，如圖2所示。

　　

 

　　圖2 鐵芯的生產過程

　　

 

　　圖3 45度與135度裁切 圖4 沖V形孔

　　設備工作時，用戶首先選擇想要裁切的硅鋼片形狀，并輸入相關參數(shù)，起動設備，PLC先會根據(jù)參數(shù)計算出各工位的動作順序及每一步的送料長度，然后再動作。

　　設備的生產過程，本質上來說，屬于“停剪”，即先用伺服拖動送料輥，送出相應長度鋼帶，然后，送料停止，氣缸壓緊鋼帶，再讓剪切工位動作，讓伺服帶動切刀上下切一次，將料切斷，再送料，周而復始。

　　剪切固定形狀的硅鋼片，較為簡單。我們在10MC程序中固化了幾種常用的片型形狀，客戶選擇后，輸入不超過4個參數(shù)，設備就可裁切出符合要求的硅鋼片。

　　此設備控制的真正難點在于，如何實現(xiàn)裁切客戶多種“非標準”片型。

　　3 電氣架構及選型說明

　　通過詳細了解客戶設備的工藝(目前的設備為2剪1沖,配了5顆伺服)，我們給客戶配置了以下產品：PLC: DVP10MC11T+16SP11R×2、人機界面DOP-B10S615、ASDA-A2-M伺服2kW×5、CANOPEN專用電纜與終端電阻以及其它電氣配件。

　　

 

　　圖5 控制架構圖

　　4 部分程序說明

　　設備工作前，首先要設好系統(tǒng)參數(shù)，主要是機械相關參數(shù)。

　　

 

　　圖6 系統(tǒng)參數(shù)界面

　　之后，要設置好設備上已裝好了的各工位相對位置，這里的參數(shù)非常重要，決定設備的裁切精度，及各工位工作時的先后順序。

　　

 

　　圖7 刀具偏移量界面

　　設備系統(tǒng)參數(shù)設定好后，就可以正常生產了。首先，選擇片型，并設好硅鋼片原料的寬度。如圖8所示，然后輸入加工的長度及片數(shù)，按下啟動按鈕后，設備生產開始。

　　

 

　　圖8 加工長度及片數(shù)設置界面

　　上文中提到，如果客戶想要生產非標準片型，怎么辦?在這里，我們?yōu)榭蛻籼峁┝丝晒┢渥杂删庉媱幼鞑襟E的畫面，如送料多少，然后，哪把切刀動，再送料多少，再動哪把切刀等等。

　　每個客戶自定義的片型有50步加工程序，HMI中一共可存80組片型的數(shù)據(jù)，并且可以給每個片型起名。實現(xiàn)這個功能是利用了臺達屏的配方功能。如圖9所示。

　　

 

　　圖9 程序編輯界面

　　在屏的程序里，我們已將為設備日后升級成“3剪2沖”做了準備(多了零度切和圓孔沖)，這樣，不管客戶設備的配置如何，操作界面是統(tǒng)一的，方便操作人員的使用。

　　10MC處理上面的用戶自定義片型的方法是：通過將配方從HMI調回PLC，再通過相應運算(由子程序完成)，將數(shù)據(jù)算好，然后由主程序調用。

　　

 

　　圖10 PLC程序

　　點動調機主要用于設備初期調試與后期的故障排除，如圖11所示。

　　

 

　　圖11 點動調機界面

　　5 PLC程序說明

　　10MC使用雙CPU控制，一個CPU執(zhí)行運動控制程序，用CANOPEN BUILDER軟件編程;一個CPU為標準PLC，用臺達WPLSOFT軟件編程，兩個CPU之間通過共用的數(shù)據(jù)交換區(qū)交換數(shù)據(jù)(D6000到D6476)。

　　根據(jù)10MC自身的特點，在編程時，我們將控制A2伺服的程序編寫在運動控制程序中，共有5個子程序(任務)，分別是CFC1-SON(控制伺服使能及原點初使化)，CFC-JOG(在點動調機時，控制各伺服)，CFC03-MAIN(設備正常工作時，控制并協(xié)調各伺服的動作)，CFC04-STOP(保護功能)，CFC05-READ(將伺服的當前位置及速度等相關參數(shù)讀回，并傳給PLC程序控制相關氣缸)。

　　

 

　　圖12 控制程序界面

　　PLC部分的程序主要是運算和邏輯處理，讓運動CPU與普通PLC CPU分工處理設備的程序，使程序結構清晰，調試方便。

　　圖13中的PLC程序為點動調機功能，通過觸發(fā)相關位信號(如M171,M172等等)，并通過公共數(shù)據(jù)交換區(qū)(這里是D6252，D6253)將信號傳給運動控制CPU，然后運動控制CPU再解析每個位的作用，控制相應伺服(如上圖用的是MC MOVE VELOCITY指令)。

　　

 

　　圖13 點動調機功能實現(xiàn)程序

　　6 伺服調試簡要說明

　　臺達A2伺服具有很多工作模式，本文中選擇的是其CANOPEN控制模式，通過DS402協(xié)議控制伺服運轉。由于是采用通訊，參數(shù)設置主要為增益參數(shù)(本文中使用的是半自動增益調整，頻寬40，開啟共振抑制P2-47=1)、通訊參數(shù)(P3-00到P3-09)。如果現(xiàn)場對通訊的干擾大時，可將通訊參數(shù)P3-09的個位數(shù)由小調大，并正確使用終端電阻，可解決此問題。

　　7 結束語

　　經過調試，該設備性能達到同行業(yè)領先水平。由于采用了CANOPEN控制架構，接線少，程序以模塊化編輯，方便升級。送料，沖、剪都采用臺達A2系列高響應伺服電機驅動，高效、低噪音。后續(xù)此機型可能配置更多的伺服(最多10顆)，這樣10MC控制器的省配線及成本的優(yōu)勢就更能顯現(xiàn)出來。