Tootmise ümberkujundamise ja ajakohastamise laines on voltimismasin kui lehtmetalli töötlemise põhiseade, selle automatiseerituse tase mõjutab otseselt tootmise efektiivsust ja toote kvaliteeti. Traditsioonilised seadmed toetuvad mehaanilisele nukile või lihtsale PLC-juhtimisele, mille probleemideks on madal positsioneerimistäpsus, aeglane reageerimiskiirus ja keeruline silumine. Tänu suure jõudlusega-PLC-de ja mitme-teljelise servojuhtimissüsteemide integreerimisele on võimalik teostada seadmete liikumistrajektoori täpne juhtimine, protsessiparameetrite dünaamiline reguleerimine ja reaalajas-tootmisandmete kogumine, mis paneb aluse intelligentsele tootmisele.
I. Süsteemiarhitektuuri disain: riistvara kihiline juhtimine-tarkvara sünergia
1.1 Kolmetasandilise-arhitektuuri koostööloogika
Võetakse kasutusele servaarvutussõlme + PLC + servodraiveri kolme-kihi struktuur ja tööjaotus iga kihi vahel on selge:
Äärekiht: tööstusliku personaalarvuti või nutika lüüsi juurutamine Python/C + -väljatöötatud eeltöötlusalgoritmide käitamiseks andurite andmete filtreerimiseks, funktsioonide eraldamiseks ja kõrvalekallete tuvastamiseks. Näiteks saab temperatuuriandurite müra häirete kõrvaldamiseks kasutada liikuva keskmise filtri algoritmi või lävepõhise lähenemisviisi abil saab määrata, kas õlirõhk ületab ohutu piiri.
Juhtkiht: PLC toimib põhikontrollerina, teostades loogilist juhtimist ja liikumise planeerimist. Näiteks Siemens S7-1200-l on liikumisjuhtimismoodul, mis haldab samaaegselt kuut servotelge ja toetab PROFINET-siini sidet mikrosekunditaseme sünkroonjuhtimiseks.
Täitmiskiht: servodraiver saab PLC käsu ja juhib mootorit täpse liikumise lõpuleviimiseks. Näiteks teatud kaubamärgi 23-bitise kodeerija eraldusvõimega servosüsteem koos edasisuunamise kompensatsiooni algoritmidega võib piirata positsioneerimisvigu ±0,01 mm lainega.
1.2 Riistvara valimise põhinäitajad
PLC jõudlus: toetab kiiret-loendust (suurem kui 200 kHz või sellega võrdne), impulsi väljundit (suurem kui 1 MHz või sellega võrdne) ja ujukoma-aritmeetikat, et täita keerukaid liikumisjuhtimise nõudeid.
Servosüsteem: valige draiverid, mis toetavad täielikult suletud-ahela juhtimist kõrge-eraldusvõimega kodeerijaga (suurem kui 17 bitti või sellega võrdne), et tagada mehaaniliste edastusvigade kompenseerimine.
Sideliides: eelistage reaalajas{0}}Etherneti protokolle, nagu PROFINET ja EtherCAT, mitmeteljelise sünkroonimise juhtimise ja madala latentsusega andmeedastuse jaoks.
ii. Servosüsteemide integreerimine: kaabeldustest parameetrite optimeerimiseni
2.1 Riistvaraühenduse spetsifikatsioonid
Kokkupandava masina puhul nõuab servosüsteemi integreerimine järgmisi samme:
Toitejuhtmestik: ühendage servodraiveri U/V/W klemmid mootoriga, et tagada õige faasijada ja vältida vastupidist pöörlemist.
Kodeerija tagasiside: Mootori kooder on draiveriga ühendatud diferentsiaalsignaali liiniga, mis maandab varjestusotsa häirete summutamiseks.
Juhtsignaal: PLC ajami väljundiks annab impulsi (Y0) ja suunasignaalid (Y1), ühendab lubatud signaali (SON) ja häire lähtestamise signaali (RES).
Ohutusmaandus: kõik seadmed peavad asuma samal maandusel, toite- ja signaaliliinid tuleks paigutada eraldi ja hoida üksteisest 30 cm või rohkem, et vältida sidestushäireid.
2.2 Parameetrite konfigureerimise põhialused
Servosüsteemi jõudlus sõltub parameetrite optimeerimisest. Peamised parameetrid hõlmavad järgmist:
Elektrooniline ülekandearv: arvutatakse mehaanilise ülekandearvu järgi. Näiteks kui mootor pöörleb täisringi, mis vastab rulli 10 mm liikumisele ja kodeerija eraldusvõime on 4000 impulssi pöörde kohta, seatakse elektronide ülekandearv väärtusele 1:4 (molekulaarne 1, nimetaja 4), nii et iga PLC poolt saadetud 4000 impulsi kohta liigub rull 10 mm.
Võimenduse reguleerimine: optimeerige asendikontuuri (P23) ja kiiruskontuuri (P24) võimendust automaatse reguleerimise kaudu. Süsteemide puhul, mille koormuse inertsi suhe on 5:1, saab pärast automaatset häälestamist mehaanilise resonantsi kõrvaldamiseks seada asendikontuuri võimenduseks 50 Hz ja kiiruskontuuri võimenduseks 200 Hz.
Filtri parameetrid: määrake kiiruse edasi- (P15) ja kiirenduse edasi-suunamise (P16) koefitsiendid, et kompenseerida mehaanilist inertsi. Näiteks väärtuse P15 seadmine väärtusele 0,8 vähendab jälgimisvigu 80%.
III. PLC programmi arendus: integreerimisredeli skeemid ja täpsemad juhised
3.1 Põhiline juhtimisloogika
Positsioneerimisrežiimi korral peavad PLC-programmid täitma järgmisi funktsioone:
Servo lubatud: juhi SON-signaali väljundpunkti Y2 kaudu. Näited programmidest:
Positsioneerimise juhtimine: Kasutage suhteliseks positsioneerimiseks DRVI juhiseid. Programmi näide
Staatuse jälgimine: Lugege juhi häiresignaali (X1) ja positsioneerimise lõpetamise lippu (M8029). Programmi näide:
3.2 Täiustatud funktsioonide rakendamine
Mitme-telje sünkroniseerimine: spindli ja spindli sünkroonimine toimub PROFINET-siini kaudu ja spindel saadab spindlilt spindlile sünkroniseeritud signaale, järgides liikumist spindlilt ülekandearvule. Näiteks seadistades spindlil (X-teljel) ja spindlilt (Y-teljel) elektrooniliste hammasrataste vahekorra 1:1-le, on võimalik saavutada 45-kraadine servavolt.
Protsessi parameetrite dünaamiline reguleerimine: PLC arvutab servo kiiruse ja kiirenduse vastavalt eelseadistatud algoritmidele, sisestades puuteekraanile materjali paksuse ja rullisurve. Näiteks iga 1 mm materjali paksuse suurenemise korral väheneb servo kiirus 10%.
Vea diagnoosimine ja taastamine: salvestage servo häirekoodid (nt ülekoormus ja ülerõhk), kuvage tõrke põhjus HMI kaudu ja pakkuge ühe-nupuga lähtestamise funktsioon.
IV. SISSEJUHATUS Silumine ja optimeerimine: ühest sammust täieliku protsessi kinnitamiseni
4.1 Riistvara silumise etapid
Käivitage ülevaatus: veenduge, et juhil pole häiret (ekraan "00"), PLC RUN tuli põleb ja mootor ei tee ebatavalist müra.
Jog Test: sundige PLC väljastama impulsse (nt PLSY K1000 K100 Y0), et näha, kas mootor pöörleb soovitud suunas ja kiirusega.
Kodeerija tagasiside kontrollimine: draiveri tegeliku asukoha valideerimine, et viia vastavus PLC poolt saadetud impulsside arvule veaga Väiksem või võrdne 0,1% või sellega võrdne.
4.2 Tarkvara silumistehnikad
Ühesammuline toiming: käivitage positsioneerimisjuhised PLC jälgimisrežiimis, jälgige impulsi väljundit, D8140 muutust (praegune impulsside arv) ja seda, kas M8029 (lõpetamise lipp) on seatud.
Muutuv jälgimine:{0}}servosüsteemi parameetrite (nt tegelik kiirus (r0021), pöördemoment (r0031) ja võimendusparameetrite reguleerimine ülekoormuse vältimiseks reaalajas jälgimine.
Veebisilumine: teostab mitme{0}segmendi positsioneerimisprogramme, et mõõta rulliku liikumiskaugust valikuindikaatoriga ja võrrelda seda käsuimpulssidel põhineva arvutusega. Täpsus peaks olema 0,02 mm või väiksem.
V. Rakendusjuhtum: autoosade tootmisliini ajakohastamine
Ettevõtte voltimismasin kasutas algselt mehaanilist nukkjuhtimist ja seisis silmitsi järgmiste probleemidega:
Toote asendamine nõuab nuki käsitsi reguleerimist, iga vahetus võtab aega 2 tundi.
Piirnurga viga ± 0,5?? ja toote kvalifitseerimise määr ainult 85%.
Reaalajas tootmisandmeid-ei saanud koguda ja seadmete kasutamise statistika tugines käsitsi meetoditele.
PLC- ja servosüsteemide integreerimisega on saavutatud järgmised täiustused:
Paindlik tootmine: toote parameetreid saab sisestada HMI kaudu, PLC arvutab automaatselt servo trajektoori, ümberlülitusaeg väheneb 5 minutini.
Täpsuse paranemine: äärise nurga viga vähenes ±0,1 kraadini ja läbimismäär tõusis 99,2% -ni.
Andmedraivi töö: kogutakse servovoolu, temperatuuri ja muid andmeid ning seadmete rikete prognoosimine realiseeriti servaarvutusega, mis vähendab hoolduskulusid 30%.
VI. SISSEJUHATUS Tulevikuväljavaated: tehisintellekt ja digitaalsed kaksikud ühinevad põhjalikult
Tööstus 4.0 arendamisega viib PLC- ja servosüsteemide integreerimine intelligentse arenguni:
AI-Optimeeritud juhtimine: masinõppealgoritmid saavad analüüsida ajaloolisi andmeid ja automaatselt kohandada servovõimenduse parameetreid erinevate materjalide omaduste põhjal.
Digitaalsed kaksikud: seadmete virtuaalseid mudeleid saab konstrueerida, programme saab virtuaalses keskkonnas siluda ja seisakuid vähendada.
5G + Edge Computing: kasutab 5G madalat latentsusaega kaugseireks ja ühistootmiseks, et toetada tehase ressursside rist-planeerimist.
Volditava masina automaatikauuendus ei ole ainult riistvarauuendus, vaid ka juhtimiskontseptsioonide revolutsioon. PLC- ja servosüsteemide sügava liitmise kaudu saavad ettevõtted realiseerida tootmisprotsessi läbipaistvuse, paindlikkuse ja intelligentsuse, mis pakub peamist tuge intelligentsele tootmisele üleminekul.
