丹佛斯变频器在单层短周期贴面压机上的应用

    单层短周期贴面压机是复合地板生产过程中在复合地板基板进行面膜贴压的关键设备，其作业对象是复合地板基板以及面膜。其作业过程包括：借助传动系统实现复合地板基板与面膜材料的准确输送，以及借助专业模具进行压膜和印花。
一、复合地板贴面工艺流程
      就传动系统而言，贴面压机包括卸板车、装板车和皮带三部分。工作过程如图1所示，并请参考所附的Flash动画。其工艺流程分为以下工作步骤：
1. 装板车、卸板车以及皮带均处于初始位置静止不动。此时将基板和所贴面膜放到皮带上。
2. 卸板车向左运动靠近装板车，停止后抓住基板和面膜。
3. 装板车和卸板车同时向右运动，确保卸板车运动速度高于装板车速度，两者之间的速度差通过皮带的正向运动来补偿。
4. 装板车到达预定的位置极限，即反向向左运动。卸板车继续向右运动。
5. 装板车回到初始位置，卸板车到达预定的位置，此时放下所夹持的基板与面膜，进入下一个工序进行压膜与印花。


二、传动控制要求
      整个过程中，卸板车与装板车之间的速度差v1-v2必须通过皮带的运动v3来补偿，以确保基板/面膜与皮带保持相对静止，无拖滑现象。也就是说，基板与面膜向右的最终运动速度v2+v3必须与卸板车的运动速度v1相等。否则将造成面膜皱纹，导致贴面失败。
      同时，卸板车的最终定位精度（±1mm）对印花模具的使用寿命影响很大。
      最后，对装板车向右运动的极限位置精度也有一定的要求，同时要求该极限位置可调，以便适应不同尺寸规格板材的压膜需求，或者避免卸板车对基板和面膜的悬臂夹持时间过长。


三、传动控制系统实现方案
      根据上述传动系统要求，并结合丹佛斯运动控制系列产品的特点，我们选用VLT5000以及SyncPos选项卡来实现卸板车电机M1、装板车电机M2、以及皮带M3的控制。
·卸板车电机M1：结合自身的编码器反馈，采用SyncPos实现精确的定位控制。
·装板车电机M2：结合自身的编码器反馈，采用SyncPos实现精确的定位控制。
·皮带M3：采用专用的差速模块实现v1-v2的计算，输出计算结果仿真编码器信号的输出形式，并作为控制M3的VLT5000的给定参考输入，然后结合M3自身的编码器反馈，实现M3的调速控制。
·总线通信：采用RS485实现三套传动系统与系统控制PLC的连接，由PLC来实现整个系统的控制。
·差速模块：基于TI DSP自行设计。该模块以M1和M2的5V编码器信号作为输入，输出两者的速度差v1-v2作为M3的速度控制参考给定v3r。v3r同样采用5V编码器信号。差速模块从皮带驱动变频器＋24V电源端子取电，并采用比较严格的屏蔽措施和电气隔离手段，以确保可靠性。同时系统全部采用分辨率1024线的旋转编码器，电机最高转速以1500rpm计算，则编码器最大信号输出频率为1500k/60=25kHz，即信号最小周期为40μs，因此采用DSP实现是比较现实的选择。


四、DSP差速模块的设计
      差速模块的功能就是接收来自卸板车电机M1的转速w1和装板车电机M2的转速w2输入，输出两者之间的差速w3r，即w3r=w1-w2，作为皮带电机M3的转速给定，通过SyncPos实现主从控制。w1、w2和w3r信号的形式均为编码器输出/入的0—5V的A、B、Z三相脉冲系列。
      CPU选用TI公司的TMS320F2808，100MHz时钟频率，35个GPIO，2路积分编码器信号接口EQEP1、EQEP2（EQEP—Enhanced Quadrature Encoder Pulse）。
EQEP1、EQEP2经光藕隔离，接收w1、w2的编码器脉冲信号输入。为适应两种编码器信号（A、B、Z，和 、 、 ）形式的输入，模块设计了信号取反开关。输出信号利用TMS320F2808的GPIO口来仿真一个完整的编码器信号，并经光藕输出。
      电源模块从变频器+24V电源取电，输出1.8V、3.3V、5V分别供DSP内核、I/O以及编码器输出。