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YASKAWA MP运动控制器在换位导线生产线中的应用

发布时间:2008-10-20 15:42   类型:应用案例   人浏览

一、YASKAWA机器控制器简介

  安川MP2300多轴运动控制器,将电源、CPU 、I/O以及通讯功能集为一体,并同时具有机器运动控制和逻辑顺序控制功能,可以高速处理大容量程序、同步控制多伺服轴,是机器实现运动控制的最佳系统。

  该运动控制器所具有的MECHATROLINK-II (10Mbps)总线,是一种高速实时的运动控制总线,通过该总线可进行位置、速度、转矩控制,并实现高精度的同步控制,最终可实现各种复杂的机器动作。同时该总线具有良好的网络组态功能,可以自动判别连接在MECHATROLINK 上的装置,利用该自动组态功能,可以大幅地缩短机器的调试时间,使自动化工程师可以节省更多的时间来专注于所要解决的机器工艺问题。

  该运动控制器除MECHATROLINK-II总线外,还可以选配其它很多种工业现场流行的总线,如Ethernet、DeviceNet、PROFIBUS等,综合了这些得到广泛应用的总线技术,使得MP2300不仅具有良好的专业运动控制能力,而且具有了更加良好的开放性,使它的应用范围扩展到了更加宽广的领域。

二、换位导线生产线系统组成及原理

  1)、引言

  在电气化的今天,变压器可以说是无处不在,其在几乎所有的工业和生活领域都有着广泛的使用,制造变压器的原材料主要是硅钢片和铜导线,随着大功率、高效能变压器逐渐推广普及,由铜导线加工而成的换位导线成了变压器制造行业的首选材料。正是在这样的背景下,换位导线生产线应运而生并逐步得到了更加广泛而深入的使用。

  2)、生产线组成

  整条换位导线生产线由下述几部分机器组成:首先是绞龙,该机器负责把所需要加工的铜导线盘按照生产工艺要求安放到相应的摇篮位置上;然后是换位头,该机器是整条生产线的核心机器,就是由这里所有的铜导线被加工成换位导线并送到生产线的下游;这之后是几组绕包,这些绕包负责在换位导线的外面缠绕绝缘纸;经过绕包后是牵引,牵引负责把正在加工的换位导线不断的拉出并送至龙门收线,最后由龙门收线将换位导线收成一卷,至此就是换位导线的整个生产流程。

 

  3)、电气控制原理

  经过对多种技术方案的讨论,此生产线决定采用MP2000系列中的MP2300作为控制器,由MP2300来实现整条生产线的运动控制和逻辑控制。本系统在MP2300插槽中安装有218IF-01,LIO-01,LIO-04模块,其中218IF-01用来和触摸屏做人机数据交换,LIO-01用来接绞龙后面的主轴编码器,LIO-04接所有的现场开关量。通过MP2300自身所带的SVB接口,即MECHATROLINK总线接口,把生产线的所有安川伺服都接入到了MP2300的运动总线中。在本系统的控制下,在生产线开车之前,操作工人会在触摸屏上通过很直观的画面来设置生产工艺数据,生产工艺数据确定后,MP2300会相应设置不同伺服轴的电子齿轮参数,当生产线开车生产时,绞龙的主轴编码器跟随绞龙旋转,同时就把绞龙的位置信息经LIO-01传送到MP2300中,MP2300经过MECHATROLINK就可以控制所有伺服轴的运动,以执行生产。

  整条生产线的电气设计可参见下图。

                     

 

换位导线生产线

控制柜内

  4)、控制系统特点

  本电气控制系统从系统控制到传动驱动均采用YASKAWA产品,不仅使得电气系统更加的简洁统一、功能完整,而且对于客户来说机器也具有了更好的维护性。在本系统中最重要的运动技术就是采用了MECHATROLINK总线。该总线传送速度可达10Mbps,它不仅具备机器控制所必需的转矩、速度、位置控制模式,并且实现了高精度的相位控制。本系统所采用的就是相位控制技术,即电子轴技术。传统的换位导线生产线采用的是机械主轴,这种老式的生产方式不仅机械安装复杂,维护麻烦,运行时噪音大,而且操作起来很不方便,在生产过程中如果更换不同的导线棵数,操作工在调试生产工艺时既费时又费力。而通过电子轴技术,整条生产线的机械主轴就省掉了,不仅如此,操作工的使用也得到大大简化,只要在触摸屏上设置好生产工艺数据,不用去调整任何机械,就可以开始生产了。

  传统的机械主轴生产模式如下图

  最新的电子轴生产模式如下图

  通过上面两张不同的系统构成图可以看出,电子轴技术使得生产线不同位置的机械可以受到单独电机的控制,这样这些机械之间的各种复杂运动关系也就在控制系统中得以更好的实现。

 

  5)、系统组态说明

  从上面的介绍可以看出,MP2300控制器加上MECHATROLINK II运动总线是实现多轴同步运动的关键所在。所有这些丰富的功能都是通过专用软件MPE720来对MP2300进行组态和编程的。在该软件中不仅可以设置系统参数,而且可以设置每个伺服轴的参数。本系统的硬件组态如图所示:

  自此图中可以清晰的反映出当前系统所使用的各类硬件以及硬件安插顺序。

  在SVB处点击MECHATROLINK总线即可进入到总线配置中,参见下图

  通过上图的组态,就把整条生产线的伺服轴都接入到了MECHATROLINK总线中。

  配置完伺服轴,双击SVB即可进入到每个伺服轴的组态中,参加下面两图:

  在这里可以设置每个轴的具体参数,其中Fixed Parameter是固定参数,在系统运行过程中是不必再修改的;Setup Parameter参数是伺服轴的设置参数,在系统运行过程中可以实时去修改,在Setup Parameter参数页中可以看出每个伺服轴的具体某个控制功能在编写运动程序和逻辑程序的时候就是一个具体的地址单元,工程人员只要在程序中去控制这些地址,就可以简单方便的去控制每个伺服轴的运行状况。至此,主要介绍了和多轴控制有关的组态方法,其它模块的组态可参考相关帮助文档。

三、结束语

  在换位导线生产线的自动化设计方案中,由于采用了安川公司MP2300多轴运动控制器,不仅使得整条生产线的自动化控制水平产生了质的飞跃,而且给客户的实际生产活动带来了诸多的好处,正是这些优点使得这种控制方式在该行业正在得到越来越多的关注和应用,由此可见优秀的机器一定要采用优秀的自动化系统,这也是本设计方案的成功所在。

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