基于臺達(dá)運(yùn)動控制型PLC 電子凸輪功能的高速繞線機(jī)
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2.3電氣系統(tǒng)配置
電氣控制主要包括繞排線部分、步進(jìn)分度部分、氣缸動作控制部分。具體配置如表1所示。
表1繞線機(jī)電控配置
3臺達(dá)PLC電子凸輪功能
高速繞線機(jī)的主要控制功能基于臺達(dá)20PM電子凸輪的應(yīng)用，使繞制產(chǎn)品的成品品質(zhì)及效率大大提高。以下對電子凸輪功能作簡單介紹：
3.1什么是電子凸輪
參見圖5，凸輪是用于實(shí)現(xiàn)機(jī)械三維空間聯(lián)動傳動關(guān)系與控制的機(jī)械結(jié)構(gòu)。自動化運(yùn)動控制系統(tǒng)用軟件程序與伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)三維空間聯(lián)動傳動關(guān)系與控制的軟件系統(tǒng)就是電子凸輪功能。從圖5可以看到，左邊是我們常見的機(jī)械式凸輪方式，而右邊就是電子凸輪方式。也就是說利用程序的方式（配合伺服單元）完成機(jī)械凸輪控制所需要的軌跡，實(shí)現(xiàn)主軸和從軸的嚙合運(yùn)動。
圖4電子凸輪功能
3.2電子凸輪的實(shí)現(xiàn)
（1）獲取主軸位置。獲取主軸位置有多種方法：一是采用虛擬軸，計(jì)算簡單準(zhǔn)確；二是從主軸編碼器或伺服脈沖獲取，將主軸編碼器信號進(jìn)行處理；三是從測量編碼器獲取。獲得編碼器信號之后，將其換算成主軸位置。
（2）實(shí)現(xiàn)主從軸的嚙合。實(shí)際上是定義主從軸之間的關(guān)系（稱之為camtable）。camtable有兩種方法表述：一是采用X、Y的點(diǎn)對點(diǎn)關(guān)系；二是采用兩者的函數(shù)關(guān)系。camtable的獲取也有多種途徑：根據(jù)實(shí)際工作中測量到的點(diǎn)與點(diǎn)之間的對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)主從軸的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)關(guān)系。 camtable可以定義多個cam曲線。關(guān)系確定和實(shí)現(xiàn)后，根據(jù)主軸的位置，就能得到從軸的位置。
3.3臺達(dá)運(yùn)動控制型PLC的電子凸輪
臺達(dá)20PM運(yùn)動控制器除了實(shí)現(xiàn)直線/圓弧插補(bǔ)以及定位功能之外，內(nèi)嵌了電子凸輪功能，使其可以應(yīng)用在多種運(yùn)動控制場合。20PM為2軸運(yùn)動控制器，具有2路500KHz的輸入與輸出，在電子凸輪功能中定義X軸為從軸，Y軸為主軸，當(dāng)定義好camtable后，從軸依據(jù)定義的曲線跟隨主軸運(yùn)動。圖6是電子凸輪圖形化定義軟件主界面。
圖6臺達(dá)電子凸輪軟件圖形化定義主界面
在軟件中我們可以清楚地利用圖形方式設(shè)定、修改電子凸輪曲線。當(dāng)我們點(diǎn)擊進(jìn)入資料表單設(shè)定按鈕時(shí)會彈出下面的區(qū)段設(shè)置表。使用者需先設(shè)定 StartAng,EndAng,Stroke以及透過下拉式選單選取CAMcurve（具有連續(xù)、正弦、勻加速等6種曲線，并可加入其它標(biāo)準(zhǔn)曲線和自定義曲線）,在設(shè)定完成后按下Settingcompleted按鈕,即可在主畫面繪制位移,速度,加速度坐標(biāo)圖7所示。
圖7臺達(dá)電子凸輪軟件圖形化定義分界面
圖8是以高速繞線機(jī)為例的電子凸輪曲線圖，采用CYCLIC模式排線從軸根據(jù)繞線主軸連續(xù)正反排線。以下是計(jì)算主從軸關(guān)系算式：
主軸轉(zhuǎn)一圈所出線的距離（圓周長）=π＊D（mm）Or繞線模具一圈的出線的距離（圓周長）=π＊D（mm）；
排線從軸轉(zhuǎn)一圈所需脈波數(shù)=10000P/R=>相對應(yīng)轉(zhuǎn)一圈滾珠螺桿移動之距離=10mm；
主軸旋轉(zhuǎn)一圈所需脈波=3600P/R=>從軸相對應(yīng)主軸旋轉(zhuǎn)一圈所轉(zhuǎn)動的圈數(shù)所需脈波=100P/R=>相對應(yīng)滾珠螺桿移動之距離=0.1mm
Master/Slave關(guān)系式=（主軸旋轉(zhuǎn)一圈所需脈波＊凸輪一周期的匝數(shù)）/（從軸相對應(yīng)主軸旋轉(zhuǎn)一圈所轉(zhuǎn)動的圈數(shù)所需脈波＊線徑＊排線寬度的匝數(shù)）
圖8高速繞線機(jī)電子凸輪曲線圖
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