基于PLC與伺服實(shí)現(xiàn)的七頭鑰匙機(jī)系統(tǒng)配置及控制方案

七頭鑰匙機(jī)是一種同時(shí)加工七把鑰匙的設(shè)備。鑰匙形狀如圖1所示，該鑰匙有兩面，每一面都有18個(gè)孔， 孔的排列如圖2所示。這種類型的鑰匙，孔的深度有三個(gè)規(guī)格，按照排列組合可產(chǎn)生出3億把不同的鑰匙，這使得鑰匙重復(fù)率非常低。

一、系統(tǒng)配置及控制方案

系統(tǒng)具體配置見(jiàn)表一：

表一

名稱規(guī)格型號(hào)數(shù)量

1工控機(jī)研祥1

2力控上位軟件力控6.01

3PLCK406CN-24AR1

4伺服驅(qū)動(dòng)器ED430-0157-AA2

5伺服驅(qū)動(dòng)器ED200-AA7

6伺服驅(qū)動(dòng)器ED430-0040-AA7

7伺服電機(jī)130D-0157-20AAA2

8伺服電機(jī)23S41-0650-803J7-AA7

9伺服電機(jī)60S-0040-30AAA7

10變頻器SV32027

本系統(tǒng)用工控機(jī)通過(guò)MODBUS RTU協(xié)議分別跟Kinco PLC和臺(tái)安變頻器通訊，Kinco PLC則通過(guò)CAN總線控制Kinco伺服。該系統(tǒng)利用CAN總線的高通訊速率，從而可以快速地控制多臺(tái)伺服的聯(lián)動(dòng)，達(dá)到了系統(tǒng)快速性的要求。系統(tǒng)控制方框圖如圖3所示：

在本系統(tǒng)中，工控機(jī)主要起到設(shè)置變頻器頻率，鑰匙編碼的生成和傳輸，通過(guò)PLC設(shè)置伺服的速度，并顯示各伺服的實(shí)時(shí)坐標(biāo);PLC主要是通過(guò)CAN控制伺服的動(dòng)作，同時(shí)也通過(guò)I/O點(diǎn)控制變頻器的啟停。

二、工藝流程與要求

1)工藝流程

圖4

工作流程解析：首先啟動(dòng)有兩個(gè)按鈕，一個(gè)是藍(lán)色的，一個(gè)是綠色的。藍(lán)色按鈕是按同一個(gè)序號(hào)編碼加工鑰匙;綠色是按下一個(gè)序號(hào)編碼加工鑰匙。按了啟動(dòng)之后，Z軸開(kāi)始回到工作零點(diǎn)(自定義的)，到位后，X、Y軸也開(kāi)始定位到第一個(gè)孔的位置，定位完成，旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)設(shè)定的角度，完成后，Z軸開(kāi)始鉆孔，鉆完一個(gè)孔后，X、Y軸繼續(xù)定位，一直到鉆完18個(gè)孔后，旋轉(zhuǎn)軸將鑰匙翻轉(zhuǎn)180°，然后再重復(fù)之前打孔的流程，直到鑰匙兩面都打了18個(gè)孔，X、Y、Z軸回工作零點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)軸回到0°位置，鑰匙加工完成。

2)工藝要求

1. 工控機(jī)方面：能實(shí)時(shí)顯示X、Y、Z的坐標(biāo)，可以自由設(shè)定孔間距、孔排距、孔深級(jí)差、各軸的速度，能從外部導(dǎo)入編碼文件，并從組態(tài)畫(huà)面自由的選擇某個(gè)編碼傳輸?shù)较挛粰C(jī)。實(shí)現(xiàn)多用戶操作，分三個(gè)等級(jí)，分別有不同的操作權(quán)限。

2.定位功能：用戶任意選定工作原點(diǎn)后，系統(tǒng)自動(dòng)校正，以后運(yùn)行時(shí)可以自動(dòng)找原點(diǎn);

3. 斷電保護(hù)：上電后程序沿著斷點(diǎn)繼續(xù)向下運(yùn)行;

4.同時(shí)控制功能：能夠同時(shí)控制所有16套伺服按照工藝流程運(yùn)行;

5.分別調(diào)整功能：每套伺服可分別單獨(dú)手動(dòng)校準(zhǔn);

6.每分鐘可生產(chǎn)七把鑰匙，其中X、Y、Z方向精度為正負(fù)0.02mm，旋轉(zhuǎn)方向±20o旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)精度±0.05o，可重復(fù)加工同一把鑰匙;

三、實(shí)現(xiàn)方法

1.伺服系統(tǒng)： X、Y軸采用1.57KW的三相伺服(ED430-0157-AA和130D-0157-20AAA);

Z軸采用7套兩相伺服(ED200-AA和23S41-0650-803J7-AA);

旋轉(zhuǎn)軸采用7套400W的三相伺服(ED430-0040-AA和60S-0040-30AAA);

2.工控機(jī)：工控機(jī)通過(guò)PLC設(shè)置各個(gè)伺服的速度，顯示伺服的當(dāng)前位置和伺服報(bào)警信息，手動(dòng)控制伺服和變頻器的啟停。利用數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接功能，通過(guò)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)文件，從而可以從畫(huà)面上直接讀取數(shù)據(jù)庫(kù)里面的數(shù)據(jù)，并且根據(jù)PLC的信號(hào)來(lái)傳輸?shù)絇LC。

3.伺服的聯(lián)動(dòng)：本系統(tǒng)最主要的動(dòng)作就是要實(shí)現(xiàn)16個(gè)伺服的聯(lián)動(dòng)，而本方案采用了CAN總線，利用我們的智能型伺服不需要脈沖/方向控制的特點(diǎn)和它的總線功能，用PLC通過(guò)CAN通訊中的PDO報(bào)文來(lái)設(shè)置伺服的操作模式、控制字、速度、位置等參數(shù)，從而啟動(dòng)伺服的定位模式控制，同時(shí)也通過(guò)讀取伺服的狀態(tài)字來(lái)判斷伺服是否定位到位，從而以該到位條件來(lái)互鎖每個(gè)動(dòng)作的執(zhí)行，使得每個(gè)伺服能夠很好的完成彼此之間的聯(lián)動(dòng)。

4.本方案做出的效果完全達(dá)到了客戶的要求，精度達(dá)到了正負(fù)0.01mm以內(nèi)，并且速度達(dá)每分鐘7把鑰匙。

四、總結(jié)

在本方案中，PLC與伺服之間采用了CAN總線通訊，這就大大提高了伺服的響應(yīng)速度，比起采用脈沖加方向的控制方案，CAN總線方案大大減少了布線，提高了速度，簡(jiǎn)化了PLC的程序。

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