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1、台达 DVP-20PM 实现可变同步区长度的追剪方法中达电通股份有限公司文：中达电通股份有限公司 余强摘要：所谓可变同步区长度，就是一旦同步时切刀完成信号到达，立即结束同步。本文介绍台达 DVP-20PM00D 运动控制器电子凸轮（CAM）功能，阐述通用高速追剪工作原理，以及相关工艺要求及相关控制程序概要，总结最新可变同步区长度的追剪通用实现方法。【关键词】运动控制器，电子凸轮，CAM Table，可变同步区长度，追剪【前言】本文主要介绍台达 20PM 运动控制器电子凸轮功能在可变同步区长度高速追剪系统的应用。追剪控制，过去做法是整体规划出追踪到返回的曲线，在同步时是预留足够的同步时间，等切刀
2、切断，如果切刀没切断则保持同步，直到报警。现在客户的普遍做法是，只规划一个飞剪曲线，在切断后，结束同步，高速返回，下次长度到再次启动电子凸轮。现在的做法，可节省同步时间，同步区的长度可根据实际外部切断信号而改变，具有更大灵活性。目前，应用追剪的系统越来越多，遍布各行业，有包装行业的护角，建筑行业的钢管钢筋追锯等，台达 DVP-20PM 均有了大量成功案例。【正文】一、设备一般结构图 1 设备结构图如图 1 示意，通用追剪机构一般包含以下部分机构：（1）执行机构在裁切系统中，执行机构是切刀，切刀是由液压推进，主要由一个进刀电磁阀和一退刀电磁阀控制切刀的上下；在饮料罐装系统执行机构为填充装置。（2
3、）测量机构安装于出口部分，同轴联接一 2500 线的 A/B 相的差分编码器，测量进料的速度及长度，是电子凸轮运动中的主轴。（3）追踪机构主要由台达伺服传动机构组成（功率大的可选 VE 系列变频器），由 20PM00D 的 X 轴输出控制，是电子凸轮运动中的从轴。（4）进料传动进料传动是由变频电机、传动机构组成。二、追剪控制及 20PM 运动控制器电子凸轮功能应用介绍1、追剪曲线构成图 2：常规追剪系统的运作步骤（1）追速状态（Ramp up to Tracking）：送料持续进行，20PM 运动控制器在侦测输入材料之长度及当时送料速度的同时，指挥伺服电机依照 S 曲线加速至与进料速度同步；在
4、进入同步速度的瞬间，锯/切台与材料的动态相对位置已经整定完成。接着便进入同步状态。（2）同步状态（Syncronized Zone）：一旦进入同步状态，20PM 运动控制器立刻送出同步信号(CLEAR)给执行控制机构，要求执行切断或罐装动作。同时，运动控制器依然持续侦测进料长度及进料速度，随时保持锯/机台与材料之间的动态相对位置不变；如此才能确保裁切断面的平整或罐装的准确。当执行完成之后，机构返回自动退出，并发出完成信号(CUTend)。（3）减速状态（Ramp down Stop）：20PM 运动控制器指挥伺服电机依照 S 曲线减速直到完全停止。同时，仍然持续侦测并累计进料长度。一旦伺服电机
5、完全停止，接着立刻进入回车状态。（4）回车状态（Return Home）：回车过程中，20PM 运动控制器仍持续侦测并累计进料长度。（5）待机状态：回车完成之后 20PM 运动控制器系统自动进入待机状态，等待下一循环的开始。常规的动作如上图所示。整体规划好高速追踪与高速返回的完整曲线，是过去的解决方案，现在客户大都需求在同步去启动切刀动作切断完毕后，不需再同步。立即降速停车，然后高速返回，返回时无需按照主轴的速度同步倍率。基于此。台达推出了行业通用模版程序，客户只需改变相应参数即可达到所需控制要求。2、两种生成同步飞剪曲线的方法接下来要做的第一步是生成一个飞剪凸轮曲线。因为前面同步切断完成后，
6、就脱离凸轮模式，进入单段速高速定位返回。返回时，就脱离了凸轮模式。下面介绍生成飞剪曲线的两种方法。两种方法都可以，依据用户使用习惯选择。我们熟知的凸轮关系是主轴和从轴一一对应位置关系，如何从主轴位置和从轴的速度关系产生是主轴和从轴一一对应位置关系，是要解决的重点。目前解决方法主要有两种，分别叙述如下（1） 通过 20PM 的编程软件，生成图形步骤一：PMSOFT 软件有个 CAMCHART，使我们可以清楚地利用图形方式设定、修改电子凸轮曲线。提醒大家注意的是必须建立两个 CAM,分别为 CAM0，CAM1。两个 CAM 表解析度设为一样，比如 300 点之所以要设两个 CAM 表，主要是为了需
7、用多凸轮模式。后续介绍到只有在多凸轮模式下才可以，执行切断信号后，把 D1846=K0 降速停车。后续结合程序详细介绍。图 3： PMSOFT 软件界面步骤二：双击 CAM 0 进入资料表单会弹出下面的区段设置表。在左边一列设主轴长度，右边设对应的同步倍率，也可以理解成齿轮比。同步倍率的计算，假设本测量系统编码器为 2500 线，测量轮为 51MM，伺服转一周需 10000 PULSE，伺服与导轨联结为 4：1 的减速带轮，导轨牙距为 30MM，通过以上参数，我们可以计算出要达到线速度同步，输入脉冲与输出脉冲的频率比例关系。V1=F1*3.14*51/（2500）V2=F2*30/(4*100
8、00)由于 V1=V2,所以F2:F1=3.14*20000*51/40*2500=21.35因此考虑到 PLC 发出频率，与伺服接受频率的合理性，我们把伺服齿轮比设为 10，填表设为 2.2，如下图所示。分别为在测量轴 600 PULSE 达到速度同步，一直同步到 6900PULSE, 然后是，降速到零，（这里的同步长度设的比较长是因为考虑用户执行机构切刀或罐装时间延迟，必须有足够长的同步区满足，）这里的参数可根据实际机械负载，机台长度，机器速度等灵活设置，比如说，切刀或罐装速度比较快，不需要在 600PULE 同步，完全可缩小同步区，以便使伺服加减速时间更长等。图 4：区段设置表步骤三：点
9、 DRAW 按钮，生成主轴位置与从轴速度的曲线图，生成的图形是按照主轴位置和从轴的速度关系，并不是主轴和从轴一一对应位置关系，比较上图与下图正式追剪曲线的区别可发现，需把几个图形依次下移。图 5：主轴位置与从轴速度的曲线图要生成主轴和从轴一一对应位置关系必须按下 export 按钮，将数据导出，然后把数据再作为速度信号导入，即再按下 import speed DATA 按钮，就自动生成了上图主轴与从轴的位置关系，速度关系，加速度关系图，然后将程序下载启动，追速过程就会按此图执行。（2）通过 20PM 的指令，生成图形。上述通过软件生成曲线，是过去 20PM 的通用过程，随着客户的要求，开发了更
10、易使用的方式通过指令生成追剪曲线方式。DTO K100 D0 D100K7D0=k10000 _ 建立飞剪 CAM dataD101.D100 _ 整数格式主轴长度,(可为负数)D103.D102 _ 整数格式从轴长度D105.D104 _ 整数格式从轴同步长度D107.D106 _ 浮点格式从轴同步倍率D109.D108 _ 浮点格式从轴最高倍率限制D110 _ 曲线选择(0 const speed,1 const Acc,2SingleHypot,3 Cycloid)+0x8000 接续前次资料, +0x4000 不动态变更, +0x2000 产生同步区头 D103.102 尾 D105.
11、104)D111 结果(0 ok, 1 条件无法满足, 2 CAM 长度不足)曲线暂不刷新曲线选择最大同步倍率同步倍率建立飞剪曲线控制正向行程从轴行程同步区长度通过简单几行程序，填入必要的参数就可以生成通过手工生成的飞剪曲线。这样应用更有灵活性。尤其对于有些工艺如纸管追切，需要经常跟换管径，也就相当于变换测量轮直径的场合。三、利用高速扑捉输出及飞剪凸轮实现追剪动作上文介绍了生成两种飞剪凸轮曲线的方法，下面接着介绍整体动作实现。这里首先需要说明的 20PM 电子凸轮运行形式，分成单凸轮模式与多凸轮模式。顾名思义其中的区别是单凸轮模式只是运行一个凸轮轴（X 轴），多凸轮模式可以运行几组多凸轮（X,
12、Y,Z)但是，并不仅仅区别在这里。按理说，本文凸轮只有一个轴，应采用单凸轮模式。实际并不如此。单凸轮模式具有的模式是曲线可动态变更，输入脉冲设定形式为 D1864.但是不具备判断切刀切断信号到了后减速停车功能。其通过指令生成的曲线一旦固定无法，干预其从轴根据主轴的运行速度。也即切断信号到了，从轴同步曲线未结束，仍会继续往前走完曲线多凸轮模式，可三轴 X,Y,Z 任意选择。也即可只运行组多凸轮。每个轴的允许，可通过 D1847,D1927 到 D2007 设定。最大的优点是是每个轴的最高跟踪频率可设。假设，同步区切断信号到了。 可立即把 D1840=0，同步轴就会减速停车。所以，本文采用多凸轮模
13、式。多凸轮模式的计数主轴信号为 C200，所以启动凸轮时，需同时把 C200 前面的触点 ON。把测量轮编码器同时接到 2 个手摇轮输入，一个作为凸轮跟随，C200，(接线为 A0，B0),一个作为长度计长，C204， (接线为A1，B1),第一次启动时，同时，凸轮离合，及 C204 计数清零，达到同步区后，输出切刀信号，当切断信号到时，把 D1840 给零，让追踪伺服降速停车。判断 D1850,等于零后，也就知道当前从轴已降速到零停止后。断开电子凸轮，C204 不断开。计数料长仍然继续。然后单段速让从轴伺服高速回零。当 C204 的值与预设长度相等，则，再次启动凸轮，D1846=H2000，
14、C204 复位从零再次计数。这里用到 C204 的高速比较清零。内部设定好需要切断长度，等长度到了 C204 的值由高速比较设置好后自动清零，同时输出 CLR0 信号，CLR0 接到 START0，切入到20PM 的外部高速中断，启动中断程序 INT1，INT1 立即启动电子凸轮同步跟踪。然后，周期如上循环。四、程序詳細介绍下面对每行程序做一详细介绍。D1816 为 X 轴也就是追剪轴的输出参数设置，H430 的意思为归原点是上升沿促发，输出为脉冲加方向。M1035 为四个外部特殊输入点(START0,STOP0,START1,STOP01，作为普通点使用。MOV K3K1M1200，MOV
15、K3 K1M1204 为设定 C200，C204 的计数形式。为 AB 相四倍频。设定高速比较功能，MOVH524 D2 ,DMOV D4002 D4 为一组，D2 为控制字，D4 为数据字。对照手册，由上图可知，MOV H524 D2 ,DMOV D4002 D4 为一组，意义为 C204 大于等于 D4002 的值时，复位 C204。第二组，MOV H564D6 ,DMOV K0 D8，意义为 C20,等于 K0 的值时，置位 C204，允许 C204，计数。这两组的功能，简单的说，就是实现设置一长度。到时立即复位。再次循环计数。MOV H24 D10,DMOVK0D12 为一组，意义为
16、C204 大于等于 K0 的值时，输出 CLR0；第二组，MOV H64D14,DMOV K20 D16，意义为 C204,大于等于 K20 的值时，复位 CLR0,这两组的功能，简单的说，就是实现 C204。到零时输出一个 CLR0，脉宽为 20 个PULSE.这个 CLR0，接到 STAR0，用来促发下次凸轮离合，在中断 1 里促发凸轮合上，D1400 的 0-4 位，分别对应允许时间中断，START0，STOP0，START1，STOP1.比如MOV K2 D1400 就是允许中断 1.中断 1 里的程序如下图：图：中断 1 里的程序下面的程序为按格式，写入上述定义的控制字。比如修改追剪的长度时，就需要改变上述的数据寄存器，重新写入一次。TO K253 K1 D0 D10.为设定高速比较输出功能命令。以上程序为设定 C204 的高速计数，到长度复位，从新计数。并且，计数到位后输出CLR0，产生中断启动电子凸轮。下面的整体过程从 M
