七頭鑰匙機是一種同時加工七把鑰匙的設(shè)備。鑰匙形狀如圖1所示,該鑰匙有兩面,每一面都有18個孔, 孔的排列如圖2所示。這種類型的鑰匙,孔的深度有三個規(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。
圖1
圖2
一、 系統(tǒng)配置及控制方案
系統(tǒng)具體配置見表一:
表一
|
名稱 |
規(guī)格型號 |
數(shù)量 |
1 |
工控機 |
研祥 |
1 |
2 |
力控上位軟件 |
力控6.0 |
1 |
3 |
PLC |
K406CN-24AR |
1 |
4 |
伺服驅(qū)動器 |
ED430-0157-AA |
2 |
5 |
伺服驅(qū)動器 |
ED200-AA |
7 |
6 |
伺服驅(qū)動器 |
ED430-0040-AA |
7 |
7 |
伺服電機 |
130D-0157-20AAA |
2 |
8 |
伺服電機 |
23S41-0650-803J7-AA |
7 |
9 |
伺服電機 |
60S-0040-30AAA |
7 |
10 |
變頻器 |
SV3202 |
7 |
本系統(tǒng)用工控機通過MODBUS RTU協(xié)議分別跟Kinco PLC和臺安變頻器通訊,Kinco PLC則通過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伺服的聯(lián)動,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:
圖3
在本系統(tǒng)中,工控機主要起到設(shè)置變頻器頻率,鑰匙編碼的生成和傳輸,通過PLC設(shè)置伺服的速度,并顯示各伺服的實時坐標(biāo);PLC主要是通過CAN控制伺服的動作,同時也通過I/O點控制變頻器的啟停。
二、 工藝流程與要求
1)工藝流程
二、 工藝流程與要求
1)工藝流程
圖4
工作流程解析:首先啟動有兩個按鈕,一個是藍(lán)色的,一個是綠色的。藍(lán)色按鈕是按同一個序號編碼加工鑰匙;綠色是按下一個序號編碼加工鑰匙。按了啟動之后,Z軸開始回到工作零點(自定義的),到位后,X、Y軸也開始定位到第一個孔的位置,定位完成,旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)設(shè)定的角度,完成后,Z軸開始鉆孔,鉆完一個孔后,X、Y軸繼續(xù)定位,一直到鉆完18個孔后,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個孔,X、Y、Z軸回工作零點,旋轉(zhuǎn)軸回到0°位置,鑰匙加工完成。
2)工藝要求
1. 工控機方面:能實時顯示X、Y、Z的坐標(biāo),可以自由設(shè)定孔間距、孔排距、孔深級差、各軸的速度,能從外部導(dǎo)入編碼文件,并從組態(tài)畫面自由的選擇某個編碼傳輸?shù)较挛粰C。實現(xiàn)多用戶操作,分三個等級,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后,系統(tǒng)自動校正,以后運行時可以自動找原點;
3. 斷電保護(hù):上電后程序沿著斷點繼續(xù)向下運行;
4. 同時控制功能:能夠同時控制所有16套伺服按照工藝流程運行;
5. 分別調(diào)整功能:每套伺服可分別單獨手動校準(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±20?旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)精度±0.05?,可重復(fù)加工同一把鑰匙;
三、 實現(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:工控機通過PLC設(shè)置各個伺服的速度,顯示伺服的當(dāng)前位置和伺服報警信息,手動控制伺服和變頻器的啟停。利用數(shù)據(jù)庫鏈接功能,通過導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫文件,從而可以從畫面上直接讀取數(shù)據(jù)庫里面的數(shù)據(jù),并且根據(jù)PLC的信號來傳輸?shù)絇LC。
3.伺服的聯(lián)動:本系統(tǒng)最主要的動作就是要實現(xiàn)16個伺服的聯(lián)動,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/方向控制的特點和它的總線功能,用PLC通過CAN通訊中的PDO報文來設(shè)置伺服的操作模式、控制字、速度、位置等參數(shù),從而啟動伺服的定位模式控制,同時也通過讀取伺服的狀態(tài)字來判斷伺服是否定位到位,從而以該到位條件來互鎖每個動作的執(zhí)行,使得每個伺服能夠很好的完成彼此之間的聯(lián)動。
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,簡化了PLC的程序。
2)工藝要求
1. 工控機方面:能實時顯示X、Y、Z的坐標(biāo),可以自由設(shè)定孔間距、孔排距、孔深級差、各軸的速度,能從外部導(dǎo)入編碼文件,并從組態(tài)畫面自由的選擇某個編碼傳輸?shù)较挛粰C。實現(xiàn)多用戶操作,分三個等級,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后,系統(tǒng)自動校正,以后運行時可以自動找原點;
3. 斷電保護(hù):上電后程序沿著斷點繼續(xù)向下運行;
4. 同時控制功能:能夠同時控制所有16套伺服按照工藝流程運行;
5. 分別調(diào)整功能:每套伺服可分別單獨手動校準(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±20?旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)精度±0.05?,可重復(fù)加工同一把鑰匙;
三、 實現(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:工控機通過PLC設(shè)置各個伺服的速度,顯示伺服的當(dāng)前位置和伺服報警信息,手動控制伺服和變頻器的啟停。利用數(shù)據(jù)庫鏈接功能,通過導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫文件,從而可以從畫面上直接讀取數(shù)據(jù)庫里面的數(shù)據(jù),并且根據(jù)PLC的信號來傳輸?shù)絇LC。
3.伺服的聯(lián)動:本系統(tǒng)最主要的動作就是要實現(xiàn)16個伺服的聯(lián)動,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/方向控制的特點和它的總線功能,用PLC通過CAN通訊中的PDO報文來設(shè)置伺服的操作模式、控制字、速度、位置等參數(shù),從而啟動伺服的定位模式控制,同時也通過讀取伺服的狀態(tài)字來判斷伺服是否定位到位,從而以該到位條件來互鎖每個動作的執(zhí)行,使得每個伺服能夠很好的完成彼此之間的聯(lián)動。
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,簡化了PLC的程序。