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伺服与运动控制 |
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宏程序在实现模拟主轴与插补轴的同步运行功能中的应用 |
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作者： |
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摘要：本文介绍了在基于三菱E60数控系统的特殊工作机械上实现模拟主轴与插补轴同步运行的宏程序编程方法。通过使用变量计算和设置使该机械具备柔性加工功能。满足了特殊工作机械对E60数控系统的工作要求。
关键词：宏程序 模拟主轴 同步运行 变量计算
1.特殊工作机械的工作要求
某客户生产的PVC彩带点印机其控制系统采用三菱E60数控系统，其中彩带放卷部分采用变频器+三相电机，定长控制和点印采用2伺服轴控制。该机械的动作要求是：
（1）以“放卷速度”为基准速度，“定长控制轴”和“点印轴”做插补运行。要求“定长控制轴运行速度“与“放卷速度”相同。
（2）以下运行参数可以在显示屏上任意设置：
（a.）放卷速度；在操作面板上还可以可以随时调节放卷速度；
（b）定长长度；（根据产品型号可修改定长长度）
（c）点印头个数；（根据产品型号可修改装在点印轴上的点印头个数）
2.控制系统的解决方案
针对客户工作机械的要求，经过综合分析E60数控系统的功能决定采用以下解决方案：
（1）将“放卷变频器”作为数控系统的模拟主轴。E60数控系统自带一“模拟输出”接口,可以控制变频主轴。这样可以在加工程序中直接发出主轴运行S指令设定变频主轴的转速。E60系统在手动方式下也可以发出S指令。
（2）在程序中发出S指令后，还可以通过操作面板上的旋钮调节主轴速度，调节的精度可以通过PLC程序预先设定。
（3）主轴S指令通过变量进行设置。插补轴的运行速度也通过变量计算。通过变量计算使主轴运行速度与定长控制轴的速度相等。这可以满足工作机械的主要要求。
（4）定长长度，点印头个数也设置为变量。满足客户可以随时修改这些数值的要求。
（5）将所有这些变量计算编制为宏程序。在主程序运行时调用宏程序以满足运行要求。
3.对模拟主轴速度的计算：
（1）主轴S指令
在机械结构中，放卷压轮的驱动链为“变频器---普通三相电机---减速箱---放卷压轮“其中变频器可作为“模拟主轴”，其转速可在加工程序中由S指令发出如下：
N10S1000M3
在以上程序段中，S1000就是主轴转速指令，在加工程序中发出该指令后，系统经过计算，（特别是需要计算主轴倍率调节等因素）发出模拟量信号电压给变频器。变频器根据模拟量信号调节频率驱动电机运行。
（2）与主轴运行相关的参数
与主轴运行相关的参数如下：
#1039-----是否有主轴
#1024----模拟主轴连接
#1001-----主轴最大转速
参数#1001与模拟量信号有重要关系。其意义是“在模拟信号=10V时的转速”。因此，必须将该参数设置成为主轴电机在50HZ时的额定转速。如果主轴电机在50HZ时的额定转速=1480R/M,则设置#1001=1480；
这样，在写S指令时，写入S1000,就可以获得变频驱动主轴电机=1000R/M。
（3）主轴倍率的影响。
NC系统还提供了主轴速度调节功能。即在设定了S指令后还可以通过外部旋纽调节主轴速度。这需要在PLC程序中处理。主轴倍率寄存器=R148。通过宏程序接口R74将主轴倍率设为#1033，则主轴最终实际速度（#2000）
#2000=S指令速度*主轴倍率
#2000=#100*#1033—————（1）
（变量定义及设置见5.1表1）
图1 主轴倍率的变量处理
图1.是将主轴倍率的数据通过宏程序接口转变为宏程序变量#1033的PLC程序。这是在进行宏程序计算时必须的变量。
（4）放卷电机压轮实际线速度
#105=k*#2000--------------（2）
#105---放卷压轮实际线速度
#2000=实际主轴转速指令
K=(3.14*#102)/#101
#101=主轴减速比
#102=放卷压轮直径
K=(3.14*放卷压轮直径)/减速比
(当机械系统确定后，K是个定值)
在进行主轴压轮线速度计算之前：必须设定
#101=主轴减速比
#102=放卷压轮直径
4.插补轴的合成速度和分量速度
4.1牵引电机的线速度计算
主轴线速度是整条生产线的基准速度，牵引电机轴的速度必须与主轴线速度相等。这是设定插补轴线速度的原则：
图2 插补运行各轴速度计算
在如下程序中
N10S#100M3G91G01XA.YBF#115
F----指定的是插补运行的合成速度。合成速度在X和Y轴上的分解速度,如下式所示：
A----X轴移动距离
B---Y轴移动距离
F---联动速度
Fx----X轴速度
插补运行的合成速度如下式：
而Fx必须与主轴压轮线速度相等
Fx=K*#2000，则
(4)-----是用变量表示的合成速度计算公式
5 变量设置及宏程序编制
5.1变量的设置
在宏程序运行前必须设置下列变量：
带*号的 初始变量必须设置，不能为零。否则会引起计算错误
5.2经过对主轴压轮线速度和插补轴相关变量的计算和设置，可以编制变量计算用宏程序如下：
变量计算宏程序：P9100
（#100----主轴转速S指令（设定）
#101-----主轴减速比（设定）
#102------主轴压轮直径（设定）
#2000----主轴实际速度（R/M）（ PLC 传送 NC）
#105------主轴放卷轮线速度（计算）
#107-----齿距: X轴单节距离 (设定)
#109----点印头数（设定）
#111-----点印轴滚轮直径 （设定）
#110-----点印轴Y轴移动距离
#1000-----插补轴联动速度）
N5 #2000=#100* #1033/100-------主轴实际速度（R/M）
N10 #105= (3.14*#102) / #101 * #2000------主轴放卷压轮线速度
N20 #110=(3.14*#111) / #109------------计算点印轴滚轮移动距离
N30
—计算联动速度
N100 S#100 M3
N200 G91 G01 X#107. Y#110 F#115
运行效果：
通过使用变量和编制宏程序，使机床的柔性化加工功能大大增强。即使加工产品品种经常变化，由操作工人通过对变量进行简单设置就可满足要求。经过一年多的试用，效果良好。受到使用方的赞许。
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(10/29/2011) |
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