高速运动伺服控制统系的应用.docx

高速运动伺服控制系统的应用收藏此信息?打印该信息?添加：李田科?来源：未知?1 引言近几年来随着伺服控制技术的飞速发展，它已广泛用于控制交流电机转速、位置等。现场总线技术伴随着计算机技术、网络通信技术及微电子技术的发展而飞速发展，推动整个自动化控制向更高层次发展。本文所介绍的系统充分发挥伺服控制器和现场总线技术的特点，准确、灵活地控制高速硬币压印机的冲压和拨饼，满足了多种工艺要求。以前硬币压印机的主轴与拨饼轴之间的传动连接采用同步带联结,如图1所示，即主轴与拨饼轴之间的传动比为固定的1:1, 拨饼轴的速度变化随主轴速度而变，主轴与拨饼轴的位置角度一一对应，其最大特点是简单和可靠，实现了两轴的1:1同步，但系统不具备柔性。为了满足特殊生产工艺要求，如对某些产品（大规格纪念币、小规格纪念币）就必须靠进行多次压印功能来达到工艺的技术要求，也就是经过多次压印后，拨饼一次，需要改变主轴与拨饼轴之间的传动比为n:1，修改系统的机械传动结构非常困难，所以需要用高速运动伺服控制器，控制拨饼运动，如图2所示。图1 同步带联结 图2 伺服控制器控制如果两轴的1:1同步，那么也就是拨饼速度等于主轴速度;如果两轴的n:1(n=2，3，4…)间歇同步, 那么也就是拨饼速度等于主轴速度的1/n。根据系统要求选用西门子公司masterdrives mc运动控制驱动器。因为masterdrives mc运动伺服控制驱动器适合控制循环周期短而且高精度、高动态响应的控制系统。这种驱动器是智能控制系统的一部分，它能够实现机动、灵活和高效的驱动控制，其性能远远超过同类系统。2 控制内容和控制要求本文以高速硬币压印机为控制对象，硬币压印速度必须要达到700枚/min，主要工艺过程是:送饼机构把光饼送到拨饼机构，拨饼机构把光饼准确拨给主传动机构，在主传动压印，加工成成品。其主要特点是:速度快(每完成一枚只需85ms);各机构之间的传动要配合默契，特别强调主传动与拨饼机构要配合非常准确，拨饼的时间只有40ms左右，所以拨饼驱动采用siemens公司mc伺服数控系统，mc伺服数控系统是siemens公司必威体育精装版高速运动控制系统，是无轴驱动系统(无轴驱动系统就是同步信号从主传动上取出，即在主传动曲轴上安装高分辨率的光电编码器,当主机运转时，编码器的脉冲信号输送给拨饼伺服控制器控制，伺服控制器准确控制拨饼动作，从而达到随拨饼主机同步运转的要求)。siemens公司mc运动伺服控制系统主要特点为:高动态响应，masterdrives mc驱动器使用了32位数字控制技术;高过载因数能处理高难度的应用问题:mc运动控制驱动器有极高的过载因数:250ms内300%的过载能力;集成式安全保护装置保障了所有功能的安全应用:具有的“安全停止”功能软件:灵活运用bico技术，它们可被应用于所有必要的开环和闭环控制。根据工艺要求，主传动机构和拨饼机构既要满足1:1同步要求(压印一枚，拨一枚)，又要满足n:1间歇同步要求(压印一枚n次后，再拨一枚)。3 系统的整体构成和方案设计3.1 电气主控系统电气主控系统将采用德国siemens公司的s7-300系列可编程序控制器, 中央处理单元为西门子cpu315-2dp，该系统可靠性高，速度快。cpu 315-2dp具有一个profibus dp接口和一个组合的dp/mpi接口，通过cpu315-2dp的profibus dp接口，连接符合profibus总线的设备，使得cpu可以轻松的访问底层的profibus网络上的设备。图3为系统的整体构成图。注意在配置网络终端电阻时，网络的首端、尾端电阻为on，中间全部为off。图3 系统的整体构成图3.2 现场总线通信协议profibus dp现场总线通信协议格式。可编程序控制器plc要和驱动器顺利通过profibus通信，两者必须共同遵守profibus通信格式。西门子profibus通信协议格式如附表所示，附表通信报文帧发送/请求格式。sd:开始定界符,le:网络数据长度，ler:数据重复长度，da:目的地址, sa:起源地址,fc:功能码，dap:目的服务存取点，sap:源服务存取点，du:数据单元，fcs:帧检查序列，ed:结束定界符。变频器现场总线控制系统中，profibus dp的通讯协议的信息帧分为协议头、用户数据和协议尾，有的用户数据带有参数区域和过程数据区域，而有的用户数据仅由过程数据组成。profibus通信控制变频传动定义了五种ppo类型，即参数值pkw和过程数据pzd的字长不同。参数值pkw是变频器运行要定义的一些功能码，如最大频率、加／减速时间等。过程数据pzd用来传输控制字的一些功能码，如变频器设定值、状态字、变频器实际值。附表 通信报文帧发送/请求格式3.3 硬件组态用siemens公司