縱剪生產(chǎn)線的速度匹配

縱剪生產(chǎn)線的速度匹配控制設計前言近年來，隨著我國制造業(yè)的發(fā)展，金屬板材的用量日益增長，對板材的規(guī)格種類要求也越來越多。板材加工縱剪線技術(shù)已日趨成熟。加工速度也越來越高。這樣，各主機之間的運行速度師傅匹配成了生產(chǎn)能否順利進行的重要因素。下面以1.0*1700規(guī)格縱剪線為例。分析生產(chǎn)過程中的速度匹配。1.課題背景1.1研究的背景和意義隨著我國工業(yè)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，對金屬板料的剪切生產(chǎn)有了越來越高的要求，生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的高度自動化要求、產(chǎn)品的質(zhì)量精度要求都越來越高。各種先進技術(shù)以綜合應用方式謀求生產(chǎn)過程實現(xiàn)智能化、高自動化、高效能化，這也反映了生產(chǎn)的高科技水平和發(fā)展方向。隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展，工業(yè)技術(shù)的進步，生產(chǎn)制造業(yè)的發(fā)展呈現(xiàn)出三種明顯的趨勢。首先，自動化水平越來越高。生產(chǎn)設備從手工到機械，直到自動化。生產(chǎn)率大大提高，生產(chǎn)節(jié)奏加快。其次，柔性化水平也越來越高。隨著市場競爭的需要，多品種、小批量產(chǎn)品生產(chǎn)日益增多。.在歐美和日本的制造業(yè)中，中小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品在數(shù)量上約占85%。再次，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，專業(yè)分工越來越細。而目前我國的大部分自動剪切生產(chǎn)線雖然實現(xiàn)了自動化，但仍有部分生產(chǎn)線工藝落后，經(jīng)常發(fā)生一些故障，靈活性差，不利于產(chǎn)品多樣化的需求，生產(chǎn)效率和精度不高，且維修困難、設備老化，已經(jīng)嚴重影響了經(jīng)濟效益和生產(chǎn)效益，而國外的剪切控制系統(tǒng)價格昂貴，為了在激烈的市場競爭中占據(jù)有利地位獲得較好的競爭力一_、了忿先碑七二，.和經(jīng)濟效益，研制出具有更高自動化程度的剪切生產(chǎn)線對于提高我國自動化水平，改變生產(chǎn)的落后局面具有重要的那實章義，同時提高金屬冷軋卷材剪切的精度和效率，也可以提高生產(chǎn)能力，擴大生產(chǎn)規(guī)模，降低工人勞動強度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，適應產(chǎn)品在國內(nèi)外市場競爭的需要。本課題的目的就在于設計一套具有較高自動化水平的縱橫剪自動生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，使其能夠更好的滿足板料加工的需求，提高生產(chǎn)效率，降低成本，增強企業(yè)的國際競爭力。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀自動剪切生產(chǎn)線是對金屬卷料進行開卷、校平、定尺、剪切(包括橫剪、縱剪)的組合加工設備，廣泛應用于家電、汽車、集裝箱、食品包裝、石油化工、造船、裝飾材料等金屬板材加工行業(yè)。特別是近年來，汽車、家電等行業(yè)的飛速發(fā)展，需要大量的薄板材料，而這些材料大都是卷材，溶就對自動生產(chǎn)線產(chǎn)生了很大的需求。早期的開卷剪切設備多用單臺的普通剪板機，勞動強度大、定位誤差大，會帶來材料的浪費。開卷自動剪切生產(chǎn)線的主要優(yōu)點是具有高的生產(chǎn)效率、高的材料利用率、高的自動化程度以及好的產(chǎn)品質(zhì)量等。在產(chǎn)品的生產(chǎn)中，實現(xiàn)生產(chǎn)自動化對于提高生產(chǎn)率和保證操作安全具有重要意必青島大學碩士學位論文義，同時對于企業(yè)的發(fā)展也有很重要的作用。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前流行以下自動剪切生產(chǎn)線:S一T44系列生產(chǎn)線:主要由開卷機、校平機、中間輸送架、剪板機、落料臺等幾大部分組成。它能有效地控制卷的跑偏，定長尺寸準確，生產(chǎn)效率高，料頭送入校平機后，能自動地完成金屬卷板的開卷、校平、剪切、落料的全過程。Bs一T44一 4x1800系列自動型生產(chǎn)線:該系列生產(chǎn)線由開卷機、校平機、中間輸送架、剪板機、機動送料架、落料臺等部分組成。它能有效地控制板料的跑偏，定長尺寸準確，料頭進入校平后，能自動地完成金屬卷板的開卷、校平、剪切、落料的全過程。除此之外，還可根據(jù)用戶的要求改變校平和送料的速度I2。國內(nèi)自動剪切生產(chǎn)線廠家較多，有濟南二機床集團有限公司、沈陽機床集團、廣西機床廠等。國外比較典型的自動生產(chǎn)線是151的Pathfinder系列和ABB的DoPPING系列，基于6軸的ROBoT的柔性自動化系統(tǒng)開始進入市場。伴隨著電子技術(shù)的發(fā)展，聯(lián)機連線、聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)都得到了充分的應用，包括遠程診斷、分布式控制技術(shù)、總線技術(shù)以及計算機控制技術(shù)都在自動生產(chǎn)線上得到了一定的應用。自動送料機構(gòu)是剪切加工生產(chǎn)實現(xiàn)自動化的基本機構(gòu)，它的自動化程度及送料精度的高低，直接影響著板料的生產(chǎn)效率以及整體的自動化水平。自動剪切生產(chǎn)線的關(guān)鍵裝置是自動送料機構(gòu)，它決定了成品生產(chǎn)的速度和精度。早期的送料裝置多采用油缸一齒條一離合器一滾筒送料方式，由于其存在著離合器打滑、油缸沖擊力無法受控，送料精度偏差較大，這也是液壓系統(tǒng)和機械傳動系統(tǒng)無法解決的固有原因。目前剪切生產(chǎn)線的配置中應用較為廣泛的是加裝輥輪的送料機(或氣動送料機)，這種生產(chǎn)線的操作性良好;另一種是加裝多工位送料裝置，搭配開卷裝置、校平裝置等組成的生產(chǎn)線，由于加工的金屬卷材的搬運明顯減少，在生產(chǎn)中的應用呈現(xiàn)逐漸增多的趨勢。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機控制技術(shù)以及現(xiàn)代控制理論的應用，交流伺服驅(qū)動技術(shù)飛速發(fā)展，伺服電機的成本又有了大幅度的下降。目前，國外品牌的交流伺服系統(tǒng)在中國占有較大的市場份額，主要品牌有日本的歐姆龍、三菱、松下、富士等;美國的羅克韋爾、達那赫、帕克等;德國的西門子、法國的施奈德等。其中，日本品牌以良好的性價比和較高的可靠性占據(jù)了較大的市場份額，而歐美品牌在高端設備和生產(chǎn)線上較有競爭力，其市場策略是高性能、高價格，以全套生產(chǎn)線的自動化為解決方案，最近這些高端品牌也不斷尋找本地合作伙伴力圖打入中低端市場。臺灣的交流伺服系統(tǒng)的技術(shù)水平和價格水平都居于進口中端產(chǎn)品和國產(chǎn)品牌之間，在競爭中主要突出性價比優(yōu)勢，主要品牌有臺達等，中國國內(nèi)的品牌主要有和利時電機、華中數(shù)控等廠家，其中和利時電機面向整個自動化產(chǎn)業(yè)機械市場提供步進、無刷、伺服等系列產(chǎn)品，在技術(shù)上和品牌上有一定優(yōu)勢，華中數(shù)控主要集中第一章緒論在數(shù)控機床行業(yè)，伴隨靛九舉顴控施的嵌展，其出貨量也保持了快速增長，有較強的實力，國產(chǎn)品牌在技術(shù)路線上與日系產(chǎn)品接近，在市場上有一定的競爭力。流伺服自動送料裝置的動力來自交流伺服電動機，具有柔性化、智能化的特點，工作性能和工藝適應性很強。在我國，較先進的自動送料裝置是三合一伺服系統(tǒng)送料機，該送料機中所用的是日本松下公司的交流伺服系統(tǒng)和三菱公司的PLC及可編程終端，它可任意設定送料長度，操作方便，安全及穩(wěn)定性較好。目前國外對自動剪切生產(chǎn)線的送料系統(tǒng)普遍是由永磁同步伺服電動機、高精度減速機、送料輥等構(gòu)成，減少了誤差，確保送料精度的穩(wěn)定，控制靈活，操作方便。1.3研究的內(nèi)容本文研制了一套具有較高自動化水平的縱橫剪自動生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，主要完成以下內(nèi)容:(l)生產(chǎn)線的總體分析。介紹生產(chǎn)線的總體結(jié)構(gòu)，對生產(chǎn)線中的開卷校平機構(gòu)(2)控制系統(tǒng)的設計。介紹了控赳手領(lǐng)的組成和控制要求，對控制面板及操作手柄進行詳細說明。設計了校王扒的調(diào)速系續(xù):介爭變頻器的調(diào)速原理及應用，設置變頻器的豐要參數(shù)，控制電機的轉(zhuǎn)溥，進行變頻調(diào)搏。設計了送料控制系統(tǒng)，在送料機構(gòu)中為提高送料精度，使用了具有較高控制精度的交流伺服系統(tǒng)，對交流伺服送料系統(tǒng)進行重點分析，通過伺服專用軟件進行伺服參數(shù)的設置，使其滿足控制要求。(3)控制系統(tǒng)的軟件設計及系統(tǒng)測試。根據(jù)控制方案并結(jié)合PLC和觸摸屏的特點，進行PLC和觸摸屏的選型，按照控制要求設計PLC和觸摸屏的程序，對PLC控制變頻器、PLC控制伺服、PLC控制橫剪機以及長度的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等程序進行了介紹，進行了PLC與觸摸屏的通信設置及系統(tǒng)的調(diào)試和運行等。2.縱橫剪自動生產(chǎn)線2.1總體結(jié)構(gòu)縱剪線由上料小車，單臂開卷機，輔助支撐，糾偏，縱剪機，張緊機，出料小車等組成。其中在開卷機和縱剪機中間以及縱剪機和張緊機中間各有一個儲料池，石板材的緩存區(qū)，還可防止前后電機不同步時拉傷板料。開卷機、縱剪機、收卷機均均采用直流電機驅(qū)動，哥電機尾部都帶有模擬測速機檢測速度。為了更精確的控制整線速度的匹配，自動運行時，我們采用編碼器測速。該生產(chǎn)線能夠精確控制板材加工尺寸，可將使整卷金屬板材自動完成校平、剪切、堆垛等生產(chǎn)過程。整條生產(chǎn)線主要有上料小車、開卷機、校平機、擺橋、定尺送進機、縱剪機、廢邊卷取機、橫剪機、輸送帶、排料架、堆垛臺等，如圖2.1所示。它們由集中控制的液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)完成各自的動作。a.上料小車b.引料壓頭c.開卷支撐d.開卷機e.托料板f直頭壓輥g.校平機h.擺橋1.定尺送進機j.縱剪機k廢邊卷取機L橫剪機m.輸送帶n.垛料裝置(l)上料小車由底盤及托料架組成，底盤的四個行走車輪在兩條鐵軌上，由電機控制其行走，料架由油缸推動升降。(2)開卷機負責打開卷料，向校平機輸送板料。開卷機卷筒由電機帶動可以正反轉(zhuǎn)，可主動放料也可以收回板料，在裝料租塑料過程中，開卷軸的軸面可以通過電磁閥控制其收縮和膨脹。開眷機上方有個引料壓頭，以便壓住板料，防止板料向上翹起。(3)校平機主要戶一對牽引輥和十五燼校平褥組成。輥和托料板，直頭壓輥從上方壓住從開卷機過齊的板料，在校平機前面有個直頭壓防止料頭散開且便于進料，托料板從下面托住板料牽弓!擔由油紅摔制其抬鵡或落下，便于將板頭牽入校平機。校平輥為上七下八布置，負責將板料校平，確保校平質(zhì)量，其轉(zhuǎn)速由變頻調(diào)速裝置進行調(diào)節(jié)。(4)鱷橋可以抬起或落王，其主要作用是通過使從校平機過來的板料平穩(wěn)地進入定尺送料輥內(nèi)。當板料快送賓時，升起擺橋，可以傅料尾平穩(wěn)地通過地坑。地坑中裝有兩對光曳開關(guān)，咚保證下垂在地坑中的握料有足夠卯長度儲量。擺橋表面覆膠木板，保護板料表面不被劃傷。(5)定尺送料機由糾偏裝置和送料輥組成。糾偏裝置在板寬兩側(cè)設有三組糾偏輥子，糾偏輥支撐在可移動滑座上，當板寬變化時，轉(zhuǎn)動手輪經(jīng)絲杠帶動滑座進退，讓糾偏輥靠在板邊，導正進料方向，防止板料在剪切過程中左右偏擺，影響剪切精度。送料輥的主要功能是向橫剪機定尺送料。(6)縱剪機刀軸安裝在活動支座及固定支座上，刀軸上裝有帶刀座的刀盤，刀盤可以在刀軸上自由移動，其軸向位置由螺釘固定，活動支座及固定支座內(nèi)分別嵌有座套，刀軸裝在座套上，由扳手經(jīng)絲桿螺母帶動其轉(zhuǎn)動以改變兩刀軸間的距離。刀軸為主動旋轉(zhuǎn)，刀軸運行平穩(wěn)，精度高?？v剪機的兩側(cè)下方各配有一臺廢邊卷取機，用來卷取被縱剪機剪下的板材兩邊的廢料，由電機控制其轉(zhuǎn)動和收取，手動漲縮方便卸料。(7)橫剪機用來對板料進行橫向剪切，刀具由上向下剪切板料。在橫剪機上裝有行程開關(guān)，以控制其上行和下行的位置。(8)輸送帶由電機帶動皮帶將剪切下的板料輸送到落料架上，它由電機帶動皮帶轉(zhuǎn)動。(9)垛料裝置由翻轉(zhuǎn)落料架、排料架、升降料臺和出料軌道組成。翻轉(zhuǎn)落料架包括側(cè)擋料架、可移動后擋板、托料翻轉(zhuǎn)支撐架等部分。側(cè)擋料架可根據(jù)被剪板料的寬度進行調(diào)整，后檔料架可根據(jù)被剪板料的長度進行調(diào)整，托料架由氣缸推動。開始堆垛時，堆垛軌道升至最高接料位置，調(diào)整好擋料板，隨著堆垛板料高度的增加，光電開關(guān)，向PLC發(fā)送信號，使支撐臺下降至下死點，待板料達到一定的高度時，全線運行停止。啟動出料軌道電機，將堆垛好的板料送出。堆垛工作臺可以堆垛的板重為5噸，升降料臺的最大有效升降量為500毫米I7一I8。2.2開卷校平機構(gòu)在生產(chǎn)線中，開卷校平機構(gòu)用來對金屬板料進行開卷和校平，通過變頻器對校平機進行變頻調(diào)速，來校平板料，從而保證所剪切的板料的平整性。開卷機是金屬板料開卷的專用設備，可以根據(jù)需求組成開卷、校平、剪切的生產(chǎn)線和其他板材制品的生產(chǎn)線，廣泛應用于汽車、集裝箱、家用電器、裝飾等行業(yè)。在本控制系統(tǒng)中，開卷機作為上料的初始端，在設備結(jié)構(gòu)上采用懸臂式的開卷機，其具有剛性好，開卷張力大等優(yōu)點，同時可以根據(jù)實際卷料的重量，使用輔助裝置以增加其穩(wěn)定性。校平機是板料加工中常用的設備，校平機的定型主要取決于被校板料的厚度、材質(zhì)和要求。板料越厚則所需結(jié)構(gòu)的剛性要越好，輥數(shù)越少。校平機主要應用于矯正各種規(guī)格的板材，適用于各種冷、熱軋板材的校平。由于其操作方便、簡單，應用范圍遍布機械、冶金、建材、化工、電子等多個行業(yè)，特別在造船、機車車輛、金屬結(jié)構(gòu)工廠等行業(yè)，成為生產(chǎn)中不可缺少的必需產(chǎn)品。一般情況下校平機分為:拉伸校平、壓力校平和輥式校平等幾種，其中，輥式板材校平機是對板材進行多次正反彎曲，使多種原始曲率逐步變?yōu)閱我磺?，并最終將其校平。按照輥輪排列方式的不同，輥式板料校平機可以分為上輥單調(diào)式、輥列平行式和輥列不平行三種機型。上輥單調(diào)式板料校平機的每根上排工作輥均可以單獨的升降調(diào)整，主要用于中厚板的校平，但是工作輥徑和輥距較大，從而造成校平的精度較差，一般作為粗校機使用。校平機中的輥列平行式的上下兩排是互相平行的兩列工作輥，上排工作輥可以上下的移動，此種校平機主要用于中厚型板料的校平。輥輪校平機中的輥列平行式的上下工作輥可以成一定的角度，上排工作輥可以上下移動，可以與下排的工作輥形成一定角度的傾斜，其主要用于薄中型板料的校平91一l0。根據(jù)本生產(chǎn)線的要求，并綜合上述三種機型的優(yōu)缺點，該生產(chǎn)線采用相對簡單且經(jīng)濟實用的輥輪可調(diào)型的平行式校平機，選用巧輥的校平機，輥輪為上7下8布置。開卷校平機構(gòu)的總體結(jié)構(gòu)如圖2.2所示。全線自動運行時，開卷機是一個被動機構(gòu)，靠校平機的動力來帶動開卷機的轉(zhuǎn)動，將卷料打開。校平機之后是一個可以儲存板料的地坑，通過調(diào)整校平機的速度來控制地坑中的板料量，地坑中有兩對光電開關(guān)，用來感應物料的位置，當?shù)乜又械牡臀还怆婇_關(guān)檢測到板料過多時，就需要降低校平機的校平速度，當?shù)乜又械母呶还怆婇_關(guān)沒有檢測到板料時，向控制系統(tǒng)發(fā)出報警信號，使坪作人員根輯情況采粵相應的操作;當飯料位于高位光電開關(guān)和低位光電開關(guān)之間時，表明當前的校平及送料速度是合適的，滿足生產(chǎn)的要求。2.3送料剪切機構(gòu)2.3.1送料機構(gòu)送料機構(gòu)主要由糾偏裝置和送料裝置構(gòu)成，如圖2.3所示。糾偏裝置位于活套轉(zhuǎn)彎處與送料輥之間，主要由機架、沿板邊布置在滑座上的三對糾偏輥子、托輥及糾偏調(diào)整機構(gòu)組成。主要功能是限制板料的橫向移動，保證板料的對角精度。三對糾偏輥輪座在兩塊可移動的滑座上，可以經(jīng)過手輪沿板寬方向進行調(diào)節(jié)，可適應不同板寬的需要，轉(zhuǎn)動手輪，其中兩個滑座由螺桿螺母帶動沿導軌移動。兩個手輪都裝在操作側(cè)，調(diào)整方便、簡單、可靠。糾偏輥間裝有托料輥，板料能夠可靠平穩(wěn)地經(jīng)過該裝置。送料裝置主要由機架、送料輥等組成，該裝置與糾偏裝置裝在同一機座上。主要功能是將板料按設定的長度送到剪切機構(gòu)，進行剪切。送料輥為主動旋轉(zhuǎn)，由伺服系統(tǒng)來進行控制。下送料輥座在兩側(cè)機架內(nèi)，上輥座在一個可以升降的橫梁上，油缸與機架連接將夾送力施加在送料輥上。上下輥的安裝機架上帶有支撐輥，用來增強夾送輥的剛性，使送料更加地平穩(wěn)，從而提高送料質(zhì)量。上輥由油缸驅(qū)動升降，上輥的位置可以進行上下調(diào)節(jié)，從而可以適應不同厚度板料的需要。目前的送料系統(tǒng)主要采用以下兩種送料方式:(l)采用油缸一齒條一滾筒送料的方式。這種方式就是液壓系統(tǒng)結(jié)合機械傳動系統(tǒng)的送料方式，但是這種送料方式中存在著離合器打滑、油缸的沖擊力無法受控等原因，從而導致送料的精度偏差比較大等問題。(2)采用電動機驅(qū)動送料的方式。這種送料方式包括步進式和伺服式等方式，此控制方式的技術(shù)比較成熟并且送料的精度高，所以本生產(chǎn)線采用這種具有一定應用價值的送料方式。2.3.2剪切機構(gòu)目前剪切系統(tǒng)中的剪切主要分為縱向剪切和橫向剪切兩種類型。縱向剪切是從縱向?qū)Π辶线M行剪切，即將板料分條。橫向剪切是從橫向?qū)Π辶线M行剪切，將板料剪成一定的長度。根據(jù)刀片形狀的不同，剪切機可分為平行式剪切機、圓盤式剪切機和飛剪機等幾種類型。平行式剪切機主要用于對板料進行橫向剪切，圓盤式剪切機的刀片被加工成圓盤狀，用于縱向剪切運動著的板料，將板料縱向分條。定長剪切系統(tǒng)根據(jù)剪切刀座的設計方式，大致上可以分為三類:走停送料靜態(tài)剪切;連續(xù)送料，往復式同步動態(tài)剪切;連續(xù)送料、旋轉(zhuǎn)式同步動態(tài)剪切。走停式送料方式的刀座是固定不動的，采取間歇式送料，剪切方式為靜態(tài)剪切，由于其刀座是固定不動的，因此待剪切的板料在被剪切的那一瞬間是完全停止的。往復式送料方式其刀具做直線往復運動，采用連續(xù)送料，剪切方式為同步動態(tài)公蓋，一.稼了禮剪切。旋轉(zhuǎn)式詳料方式的刀縣你鼻周戎褥轉(zhuǎn)，采用詳續(xù)送料，剪切方式為同步動態(tài)剪切。往復式和旋轉(zhuǎn)式都是連續(xù)送料類型，在剪切板料時的瞬間，刀具與材料是同步運行的，因此是動態(tài)剪切，也稱為“飛剪機”。飛剪機用于橫向剪切運動著的板料，在剪切過程中，刀具隨著板料的運動同時將板料定長剪斷，一般用來將板料剪切成一定的長度。由于飛剪的橫剪機是在板料前行的過程中實現(xiàn)剪切，所以其結(jié)構(gòu)與控制方法要比一般的剪切機復雜的多，很難達到剪切的精度和生產(chǎn)工藝的要求，所以本生產(chǎn)線的橫剪機采用走停送料、靜態(tài)剪切的控制方式，而為了提高生產(chǎn)效率，縱剪機采用連續(xù)送料、旋轉(zhuǎn)式同步動態(tài)剪切的方式?？v剪機其刀片是圓盤式的，以便從縱向剪切板料，將板料分條。機架內(nèi)最大可容納板料寬度為 1.6米?？v剪機在送料機送料的同時，對前行的板料進行縱向切條。刀盤可以在刀軸上自由移動，其軸向位置由緊釘螺釘固定?？v剪刀盤的位置可以通過扳手經(jīng)螺桿帶動偏心套的轉(zhuǎn)動以改變刀軸間的距離。在對板料進行縱向剪切時，板料的兩邊一般情況下比較粗糙，所以應該切掉兩邊的廢邊，因此在機架的兩側(cè)各配備了一臺廢邊卷取機，主動旋轉(zhuǎn)以卷取縱剪機剪切下來的廢料。橫剪機采用液壓油缸驅(qū)動式，使刀架由上向下剪切。在橫剪機上有上、下兩個行程開關(guān)，控制刀具的運行位置2.4生產(chǎn)操作過程(l)打開控制柜上的電源總開關(guān)，接通主操作臺上的電源開關(guān)，啟動油泵，主操作臺上的工作狀態(tài)為非聯(lián)動工作方式。(2)抬起引料壓頭，落下前擺橋。(3)將卷料基本對稱地吊放在上料小車上，開動上料小車至開卷機卷筒軸線處，點動操作小車升降，使卷料孔心升起至與開卷機卷筒軸線重合。(4)根據(jù)卷料寬度尺寸點動上料小車至相應位置。升起輔助支撐，上料小車落下并退出。(5)漲緊開卷機芯軸，正向點動開卷機。(6)壓下引料壓頭，剪斷捆扎帶。若板料較厚時，通過直頭壓輥和托板的配合使用，將料頭扳直。(7)抬起校平牽引輥，正向點動開卷機，使料頭進入校平機。(8)落下校平牽引輥，抬起引料壓頭，落下托板。(9)升起擺橋，抬起定尺送料輥，調(diào)整糾偏滾輪位置，按下校平機正向運行按鈕，轉(zhuǎn)動校平機調(diào)速旋鈕，將料頭送過定尺送料輥。(10)壓下定尺送料輥，將糾偏滾子分別輕輕靠緊板邊。(11)落下擺橋，轉(zhuǎn)動校平機調(diào)速旋鈕，將板料儲入地坑的中間位置。(12)點動送料輥，將料頭送過橫剪機適當長度，剪去料頭。(13)調(diào)整好落料架兩側(cè)擋板的位置，根據(jù)需要的板料長度調(diào)整打料架至適當位置，使被剪板料可以落入其中。如果需要對板料進行縱剪，則按照需要調(diào)節(jié)縱剪機的位置，并使兩側(cè)的收邊機處于工作狀態(tài)。(14)將堆垛工作臺升到接料的初始位置。(15)在觸摸屏上設置好剪切長度、剪切張數(shù)等參數(shù)，按下主操作臺上的工作方式一欄的聯(lián)動按鈕，轉(zhuǎn)至聯(lián)動工作方式。(16)確認沒有人員在危險區(qū)域，“自動就緒”燈亮，按下自動啟動按鈕，生產(chǎn)線即進入連續(xù)運行狀態(tài)。在自動運行時，應注意適當調(diào)節(jié)校平機速度和送料速度，使生產(chǎn)線能夠協(xié)調(diào)匹配運行。(17)當堆垛板料達到一定高度時，擋住光電開關(guān)后，平臺就自動下降一定高度。堆料至適當高度或設定剪切張數(shù)到達，停止自動工作。移出堆垛臺上的板料，裝入新的托料板，按下自動啟動按鈕，重新開始。(18)當卷料接近料尾時，應適當減慢校平速度和送料速度。隨著地坑料位的增高，隨著升起擺橋。待料尾接近送料輥時，按下停止按鈕，停止自動工作，手動操作將料尾送出。第二章縱橫剪自動生產(chǎn)線。(19)將剩余尾料手動送出。嚴禁嚴重變形的料頭、料尾進入校平機和送料機，以防劃傷輥面，從而影響送料精度。開卷機速度測量。由于本線加工板料的特殊性，沒有校平裝置。而開卷臂上料卷的卷徑是不斷變化的，故在開卷機上檢測其線速度比較困難。由于在儲料池靠近開卷機的一側(cè)增設了兩個小的膠輥，它除了過度板料外，因膠輥上板料的線速度和開卷機是一樣的，這樣在其中一個膠輥的一端連接一個編碼器，就可以很方便的測出開卷機的放料線速度。這樣測速的條件是保證運行時板料和連接編碼器的膠輥接觸良好。為防止運行時料池中的板料高于該膠輥，我們在料池一側(cè)還設了兩個檢測開關(guān)，用來檢測板料在料池中的高度。當料位高于上限位時，上限開關(guān)發(fā)訊，開卷機自動加速直到料位低于上限位，同樣當料位低于下限位時，下限開關(guān)發(fā)訊，開卷機自動減速直到料位高于下限位。這樣板料就始終運行在兩個檢測開關(guān)之間，從而保證了開卷機線速度檢測精度良好，也防止了生產(chǎn)時由于開卷機運行過快料池底部堆料 縱剪機速度測量。相對于開卷機，縱剪速度冊來那個就簡單多了，因為板料是線性穿過上下縱剪輥，所以只要在上下輥的一個棍子末端連接一個編碼器就可以。在本線中，縱剪的結(jié)構(gòu)是電機連接下輥，中間經(jīng)過齒輪箱同步打動上輥旋轉(zhuǎn)，故編碼器只能連接上輥。收卷機速度測量。和開卷機正好相反，開卷機的卷徑是越來越小，收卷的卷徑是越來越大，這節(jié)測量線速度有些困難。為此在張緊機和收卷機之間加了一個滾筒，一來可以增加收卷的包角，二來由于滾筒的上沿略高于張緊的板料，故滾筒的速度始終和收卷機是同步的，這樣在滾筒的一端加一個編碼器，就可以vechu收卷機的線速度。這樣測速的要求是：第一，滾筒的水平速度要好，即滾筒必須是圓的，否則高速運行時，即使圓度很小的誤差也會很明顯影響速度；第二，滾筒和收卷機的平行度要好，角度要合適，否則會影響收卷的質(zhì)量；第三，滾筒本身的質(zhì)量要好，以免時間長磨損嚴重，影響精度。線速度計算。編碼器測量單位是脈沖，需要計算將其裝換位線速度單位m/min,再次以開卷膠輥為例，介紹一下計算過程。已知膠輥直徑50mm，編碼器脈沖1000p/R,編碼器采樣周期100ms。由于是直接連接，編碼器旋轉(zhuǎn)一圈，發(fā)出1000個脈沖，對應的長度是滾筒周長3.14*50=157mm，把100ms內(nèi)編碼器發(fā)出的脈沖數(shù)給D0，用D40貯存計算的線速度，那么D40=D0*157*60/?？v剪機和測速滾筒的測速計算方法是一樣的。編碼器都是1000P/R,采樣周期都采用100ms，這里分別用D3和D6存貯其脈沖數(shù)，用D52和D70存貯其計算的線速度。說明一下，采樣周期的大小根據(jù)生產(chǎn)線的要求來定。喲版來說，周期越小，精度會越高。速度匹配。三臺主機的線速度有了，就可以通過PLC集中控制，進行速度的比較匹配，其中，縱剪機為主速度，開卷和收卷以它為標準自動進行增減?？v剪機的速度是通過操作臺手動給定的。為了防止測量和機械加工的誤差一起的速度不匹配，如結(jié)構(gòu)圖中所示，我們在縱剪機和收卷機之間的料池中也加了兩個檢測開關(guān)檢測料位的高度，料位超過上限，收卷機減速，料位低于下限，收卷加速，這樣使板料始終運行在兩個開關(guān)之間。有一點應該注意，就是開關(guān)調(diào)速時，編碼器之間的速度比較是無效的，舉例來說，料池1中料位高于上限，要求開卷機加速，這時如編碼器比較要求開卷減速，就不能達到控制效果。另外，在主操作臺上，對開卷機和收卷機還設有微調(diào)旋鈕，生產(chǎn)中可人工干預其速度。這樣，整線運行時，就保證了生產(chǎn)的順利進行。下面給出運行時速度比較的流程圖，以便大家更清楚的了解控制過程。這里。用A代表開卷速度，B代表縱剪線速度，C代表收卷線速度。1. 縱剪生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)設計縱剪生產(chǎn)線是目前制造類企業(yè)中廣泛使用的設備，適用于家用電器、汽車、集裝箱、造船等金屬板料加工行業(yè)。為了使生產(chǎn)線具有較高的自動化水平，能夠更好的滿足板料加工的需求，開發(fā)研制了高性能的控制系統(tǒng)。生產(chǎn)線電氣控制系統(tǒng)包括電柜、開卷操作臺、縱剪操作臺以及收卷操作臺，3個操作臺分別位于3臺直流電機附近。整套系統(tǒng)采用plc集中控制，直流電機均由直流調(diào)速器控制。3.1控制系統(tǒng)組成根據(jù)縱橫剪自動生產(chǎn)線的控制要求，控制系統(tǒng)主要由以下幾部分組成。(l)可編程控制器(PLC)一臺。PLc獲取各種外部的輸入信號，如:按鈕及開關(guān)的輸入信號，根據(jù)預先設定的參數(shù)及控制方案，控制各種外部設備的動作，通過RS485通訊接口與伺服驅(qū)動器進行通信，以控制伺服電機的運轉(zhuǎn)，使整套生產(chǎn)線能夠按照控制要求進行協(xié)調(diào)動作，從而滿足生產(chǎn)和控制要求。(2)觸摸屏一臺。觸摸屏用來進行參數(shù)的設定和相關(guān)動作的控制，同時將設備的動作信息反映給用戶。通過觸摸屏，用戶可以方便地看到控制系統(tǒng)當前的工作狀態(tài)，如:當前的送料速度、板料的剪切長度、剪切張數(shù)、報警信號等信息，從而對各種事件作出反應，使系統(tǒng)能卑好地協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)。種摸屏與PLC之間通過RS一232串口通信實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，為用戶提供了良好的人機交互界面。(3)伺服驅(qū)動器及伺服電機一套。PLC與伺服驅(qū)動器進行通信，以控制伺服電機的轉(zhuǎn)動位置及速度，通過橫剪機，對在觸摸屏上所設定的板料的長度進行剪切。這是送料裝置的核心執(zhí)行機構(gòu)，通過在伺服驅(qū)動器上設置合適的參數(shù)，可以更好地提高送料的精度。(4)變頻器一臺。在變頻器上設置相應的參數(shù)，接受從PLC來的信號，根據(jù)控制要求控制交流異步電機的轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)對卷料的校平，是校平機的核心執(zhí)行機構(gòu)。(5)光電開關(guān)、行程開關(guān)、電機等設備，具有接收外部信號或驅(qū)動外部設備等作用。3.2控制要求3.2.1控制方案根據(jù)縱剪自動生產(chǎn)線的工藝流程和要求，提出以下控制方案:采用PLC作為核心控制單元，由其來控制生產(chǎn)線各部分的動作，通過與觸摸屏之間的通信，在觸摸屏上進行相應的設置，如:剪切長度的設定、剪切張數(shù)的設定、速度設定等操作，并根據(jù)當前所選擇的工作方式，來執(zhí)行相應的動作，來滿足相應的控制要求。生產(chǎn)線中各種信號傳入PLC中，經(jīng)過PLC處理后，將信號傳給相應的執(zhí)行機構(gòu)，以控制生產(chǎn)線的各個控制單元。系統(tǒng)有單動、普通和聯(lián)動三種工作方式，在聯(lián)動方式下，只需按下啟動按鈕，整條生產(chǎn)線就會自動運行起來。單動和普通工作方式是與聯(lián)動工作方式相互獨立的部分，其目的是為了進行生產(chǎn)線各部分的調(diào)試及一些特殊的動作需要而設定的。校平裝置通過變頻器來控制電機進行校平速度的控制，其與后面地坑中的物料檢測裝置相互聯(lián)系，當?shù)乜又械牡臀还怆婇_關(guān)檢測到板料過多時，對電機調(diào)速來降低校平機的速度;當?shù)乜又械母呶还怆婇_關(guān)沒有檢測到板料時，向控制系統(tǒng)發(fā)出報警信號，提醒操作人員板料已接近料尾，從而使操作人員根據(jù)情況采取相應的操作;當板料位于高位光電開關(guān)和低位光電開關(guān)之間時，表明當前的校平及送料速度是合適的。送料裝置中的伺服系統(tǒng)是核心執(zhí)行元件，其接受從PLC來的信號來控制送料的長度、速度等操作，使其與整個生產(chǎn)線的動作相協(xié)調(diào)，通過在伺服驅(qū)動器里設置合適的參數(shù)，以保證送料的精度。送料裝置與后面的剪切裝置相配合，通過執(zhí)行PLC中的程序，完成伺服電機工作狀態(tài)的驅(qū)動信號輸出，以滿足控制要求。輸送及堆垛裝置用來進行板料的輸送和堆垛，并通過出料軌道將堆垛好的板料送出。3.2.2工作方式本生產(chǎn)線共有三種工作方式:單動方式、普通方式和聯(lián)動方式。單動和普通方式可以用來對設備進行單獨操作，但普通方式是用來點動操作的，單動方式是用來對單個設備的連續(xù)操作的，如對開卷機來說，在普通方式下，按下開卷機的正轉(zhuǎn)按鈕，則開卷機正轉(zhuǎn)，松開手后，開卷機停止轉(zhuǎn)動;在單動方式下，按下開卷機的正轉(zhuǎn)按鈕，則開卷機正轉(zhuǎn)，松開手后，開卷機仍然正轉(zhuǎn)，按一下開卷機的停止按鈕，開卷機才停止轉(zhuǎn)動。聯(lián)動方式用來生產(chǎn)線的全線啟動運行，當準備就緒時，在聯(lián)動工作方式下按下啟動按鈕，則生產(chǎn)線全線啟動運行。單動方式時，單動指示燈亮;聯(lián)動方式時，聯(lián)動指示燈亮;普通方式時，單動指示燈、聯(lián)動指示燈均滅。三種工作方式的切換方法如下:單動方式聯(lián)動方式:按一下聯(lián)動按鈕。單動方式普通方式:按一下單動按鈕。聯(lián)動方式單動方式:按一下單動按鈕。聯(lián)動方式普通方式:按一下聯(lián)動按鈕。普通方式單動方式:按一下單動按鈕。普通方式聯(lián)動方式:按一下聯(lián)動按鈕。在設置工作方式時，仍需考慮以下因素:(l)考慮到對不同加工過程的控制以及操作方面的要求。(2)具有三種工作方式的相互轉(zhuǎn)換的功能。(3)為了避免程序混亂和發(fā)生機械碰撞事故，在同一時間內(nèi)只能選擇一種工作方式。(4)考慮安全因素，設置相應的保護措施，避免生產(chǎn)線在運行時事故的發(fā)生。3.3操作臺為了方便就近操作，該生產(chǎn)線共有三個操作臺:開卷操作臺、主操作臺和垛料操作臺。每個操作臺上各有一個操作面板，可以對相應設備進行操作，其中開卷操作臺還附帶有手持按鈕盒。本生產(chǎn)線共有三種工作方式，在每種工作方式下操作面板上各個按鈕的作用有所不同，在沒有說明時則此按鈕的作用是相同的。3.3.1開卷操作臺開卷操作臺主要完成對開卷機、壓頭、校平機和擺橋等機構(gòu)的手動或調(diào)整操作。附帶的手持按鈕盒可對上料小車進行操作，從而完成上料和退料等工作。手持按鈕盒如圖3.2所示。各按鈕功能及操作說明如下:(l)升:送料小車升起。青島大學碩士學位論文(2)降:送料小車下降。(3)進:上料小車移進。(4)出:上料小車移出。開卷操作臺上的操作面板如圖3.3所示。各按鈕開關(guān)或指示燈詳細功能如下:(l)擺橋起/落按鈕?？刂茢[橋的起落。為了方便操作，在主操作臺上也有相同的按鈕。(2)開卷機正轉(zhuǎn)啟停帶燈按鈕。正向啟動或停止開卷機，在普通工作方式時為點動操作，在單動和聯(lián)動方式時為啟停操作。(3)開卷機反轉(zhuǎn)啟停帶燈按鈕。反向啟動或停止開卷機，在普通工作方式時為點動操作，在單動和聯(lián)動方式時為啟停操作。(4)校平機正轉(zhuǎn)啟停/反轉(zhuǎn)啟停帶燈按鈕。在普通方式時，兩個按鈕點動操作校平機。在單動方式下，按一下按鈕，啟動校平機，再按一下按鈕，校平機停止動作。在聯(lián)動方式下，按鈕失去作用。(5)OPI調(diào)速開啟帶燈按鈕。選擇電位器OPI有效，以便調(diào)節(jié)校平機的速度。(6)校平機OPI調(diào)速電位器。在oPI調(diào)速有效時，用來調(diào)節(jié)校平機的速度，使其與生產(chǎn)線的總體速度相匹配。(8)開卷電機脫開狀態(tài)帶燈按鈕?？刂崎_卷電機與開卷機卷筒的連接與脫開。在單動和普通方式下，按一下按鈕則燈亮，電機與眷筒脫開，再按一次按鈕則燈滅，電機與卷筒連接。(9)開卷壓頭起/落選擇開關(guān)。上料時用來壓緊或放松卷料。(10)開卷壓頭正/反選擇開關(guān)?？刂崎_卷壓頭電機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。(11)開卷支撐起/落選擇開關(guān)?？刂崎_卷輔助支撐起落，支撐開卷卷筒，增加承重能力。(12)開卷芯軸漲/縮選擇開關(guān)?？刂崎_卷機卷筒的漲縮。(13)上料小車進/出、升/降選擇開關(guān)。功能同手持按鈕盒。(14)直頭壓輥起/落選擇開關(guān)。上料時用來壓緊卷料。板料較厚時，通過直頭壓輥和托料板的配合使用，將料頭扳直。(15)托料板起/落、伸/縮選擇開關(guān)。控制托料板的起落、伸縮。(16)校平牽引輥起/落轉(zhuǎn)換開關(guān)。控制牽引輥起落。(17)校平輥間隙調(diào)節(jié)左升/左降、右升/右降轉(zhuǎn)換開關(guān)。調(diào)節(jié)校平間隙以達到校平板料的效果。青島大學碩士學位論文(18)單動帶燈按鈕。選擇和指示工作狀態(tài)。(19)聯(lián)動指示燈。指示工作狀態(tài)。(20)全線停止按鈕。使生產(chǎn)線停止運行。3.3.2主操作臺主操作臺負責全線操作和自動運行。在觸摸屏上可設定和顯示各種參數(shù)以及故障信息等。主操作臺上的操作面板如圖3.4所示。各按鈕開關(guān)或指示燈詳細功能如下:(l)電源指示燈。當接通主電源時，該燈亮。(2)控制電源轉(zhuǎn)換開關(guān)。當總電源接通時，再把本開關(guān)扳向“通”位，即接通系統(tǒng)控制電源，生產(chǎn)線進入可操作狀態(tài)。(3)電鈴。生產(chǎn)線自動運行前，按下電鈴，電鈴響，提醒生產(chǎn)線旁的工作人員注意安全。(4)急停按鈕。當出現(xiàn)緊急危險情況時，迅速按下該按鈕，可切斷控制電源，使各動作元件迅速斷電。(5)油泵啟動帶燈按鈕、油泵停止按鈕?？刂朴捅玫膯⑼?。(6)工作狀態(tài)單動帶燈按鈕。用來選擇和指示工作狀態(tài)。(7)工作狀態(tài)聯(lián)動帶燈按鈕。在聯(lián)動工作狀態(tài)下按下全線運行啟動按鈕，則啟動自動運行。(8)全線就緒指示燈。當自動運行條件滿足時，該燈亮。(9)故障指示燈。當系統(tǒng)發(fā)生故障時，該燈亮。故障代碼顯示在觸摸屏的信息頁面上。(10)擺橋起/落按鈕。一控制擺橋解落，為方便繹作，在開卷操作臺上也有類似的設置。(11)送料輥落/起轉(zhuǎn)換開關(guān)?？刂扑土陷伒奶鸹蚵湎拢苑奖阏{(diào)節(jié)壓力或穿料和送出料尾。(12)送料輥進/退轉(zhuǎn)換開關(guān)。在非聯(lián)動方式下，手動操作進、退送料輥。在聯(lián)動方式下，該轉(zhuǎn)換開關(guān)不起作用。(13)全線運行啟動和停止按鈕。這兩個按鈕用來啟動和停止全線的自動運行。當準備就緒后，在聯(lián)動方式下按啟動按鈕啟動全線自動運行。在非聯(lián)動方式下，按自動啟動按鈕，送料機按當前長度毋定送出一張板料，但不自動剪切，當開料到料尾時可用這種方法完成。在自孫運行其程中，按下停止按鈕，伺服送料裝置會馬上停止。如果此時當前板料未送到位，則進入暫停狀態(tài)。(14)剪切機剪切/回程轉(zhuǎn)換開關(guān)。在單動和普通方式下，該轉(zhuǎn)換開關(guān)控制橫剪機的剪切和回程，在聯(lián)動方式下，該轉(zhuǎn)換開關(guān)不起作用。(15)校平機正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)啟停按鈕?？刂菩Ｆ綑C正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的啟停。(16)OP2調(diào)速開啟帶燈按鈕。選擇電位器OP2有效，以便調(diào)節(jié)校平機的速度。(17)OP2調(diào)速調(diào)節(jié)電位器。在OP2調(diào)速有效時，用來調(diào)節(jié)校平機的速度，使其與生產(chǎn)線的總體速度相匹配。(18)輸送帶反點按鈕。反向啟動輸送帶。(19)輸送帶啟停按鈕。控制輸送帶的啟動和停止。(20)縱剪機啟停帶燈按鈕?？刂瓶v剪機的啟動和停止。(21)收邊機啟停按鈕?？刂剖者厵C的啟動和停止。(22)A/B扭矩調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)兩臺收邊機的速度。3.3.3垛料操作臺垛料操作臺主要負責對垛料架和板料出料的操作。垛料操作臺上的操作面板如圖3.5所示。各按鈕開關(guān)或指示燈詳細功能如下:(l)翻料架A進/出、翻料架B進/出轉(zhuǎn)換開關(guān)。調(diào)節(jié)翻料架A、B的位置。(2)側(cè)擋板A進/出、側(cè)擋板B進/出轉(zhuǎn)換開關(guān)。調(diào)節(jié)側(cè)擋板A、B的位置。自動運行開始時，要先使側(cè)擋板稍寬一些，待來料后再進行適當?shù)恼{(diào)節(jié)。(3)后擋板進/退轉(zhuǎn)換開關(guān)。調(diào)節(jié)后打料架的位置。(4)出料輥道進/出轉(zhuǎn)換開關(guān)?？刂瞥隽闲≤嚨倪M、出。(5)垛料輥道進/出/升/降轉(zhuǎn)換開關(guān)?？刂贫饬霞艿倪M、出、升、降。(6)翻料按鈕?？刂品蠚忾y的動作。(7)打料按鈕。控制打料氣閥的動作。(8)急停按鈕。當出現(xiàn)緊急危險情況時，迅速按下該按鈕，切斷控制電源，使各動作元件迅速斷電。3.4校平機的變頻調(diào)速本控制系統(tǒng)中采用變頻器，驅(qū)動校平機來校平板料。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)實踐中，變頻器起著極其重要的作用。它是計算機技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)和通信網(wǎng)絡技術(shù)的有機結(jié)合，具有調(diào)速范圍寬、調(diào)速精度高、動態(tài)響應快、運行效率高、應用操作方便、節(jié)能效果明顯等優(yōu)點。在當今改造傳統(tǒng)工業(yè)、改善工藝流程、提高自動化水平和產(chǎn)品質(zhì)量、實現(xiàn)綠色工業(yè)的進程中，變頻器己經(jīng)成為主要的技術(shù)手段。它的應用范圍不斷拓寬，從早期應用于風機、水泵、機床、機械加工、電力系統(tǒng)等工業(yè)控制領(lǐng)域，延伸到空調(diào)、洗衣機等家用電器，如今己發(fā)展到數(shù)控系統(tǒng)、航空航天等高科技技術(shù)領(lǐng)域。變頻器通常是指將頻率固定的工頻交流電，變換成頻率可調(diào)的三相交流電的電力控制裝置，實質(zhì)上它是運動控制系統(tǒng)中的功率變換器。從結(jié)構(gòu)上看，變頻器分為間接變頻和直接變頻兩大類。間接變頻是先將工頻交流電源變換為直流，再經(jīng)過逆變器將直流電變換為電壓和頻率可控的交流電，簡稱為“交一直一交”變頻器。直接變頻器是將工頻交流電直接變換為電壓和頻率可控的交流電，不需要中間整流環(huán)節(jié)，簡稱為“交一交”變頻器，目前在中小容量的變頻器中，“交一直一交”變頻器的應用最為廣泛，它的基本結(jié)構(gòu)如圖3.6所示。變頻器通常由整流電路、直流中間電路、逆變電路、可控頻率三相交流電源輸出電路、控制電路和保護電路等構(gòu)成。其中，整流電路用于將工頻交流電變換為直流電。直流中間電路用于提供穩(wěn)定的直流電源恒壓或恒流)，有的變頻器還提供交流電動機反饋制動時的再生電流通路。逆變電路主要用于將直流電源變換為頻率和電壓均可以控制的三相交流電源。交流輸出電路一般包括輸出濾波電路、驅(qū)動電路以及反饋電路等。上述這些電路部分通常稱為主電路?？刂齐娐返墓δ苁前匆螽a(chǎn)生和調(diào)節(jié)一系列的控制脈沖來控制逆變器開關(guān)管的導通和關(guān)斷，從而配合逆孿電跨完成逆變?nèi)蝿?。在變頻技術(shù)中，控制電路和逆變路同樣重要，都是衡量變頻器質(zhì)量的重要指標?？刂齐娐反蠖嗖捎糜嬎銠C技術(shù)，以實現(xiàn)自動控制和增強變頻器的功能。保護電路主要包括輸入和輸出地過壓保護、欠壓保護、過載保護、過流保護、短路保護、過熱保護等。在不少應用場合，變頻器自身還有過速保護、失速保護、制動控制等輔助電路。根據(jù)變頻調(diào)速的原理可知，只要改變加在定子繞組上的三相電源頻率，轉(zhuǎn)速就可以改變，從而達到對運行電機進行動態(tài)調(diào)節(jié)的目的。根據(jù)生產(chǎn)線的控制要求，本控制系統(tǒng)選用歐姆龍的變頻器，型號為:3G3RVB4300一ZV1，為柜內(nèi)安裝型，最大適用電機容量為30KW。歐姆龍3G3RV一ZV1系列變頻器采用歐姆龍最新矢量控制算法，結(jié)合高集成的制造技術(shù)，融入現(xiàn)代人性化的設計風格及安全規(guī)范，同時由于涵蓋了風機泵類專用功能、閉環(huán)矢量控制功能、寬廣的功率范圍、高次諧波對策歐姆龍專用監(jiān)控軟件以及網(wǎng)絡總線功能，3G3RV一ZVI系列變頻器可以為各種應用提供完美的方案。歐姆龍3G3RV一ZV1系列變頻器的主要功能有:(l)帶PG矢量控制:實現(xiàn)力矩控制、零伺服功能等。(2)多種自學習模式:旋轉(zhuǎn)型、靜止型、線間電阻型自學習模式。(3)全領(lǐng)域全自動力矩提升功能。(4)恒轉(zhuǎn)矩與遞減轉(zhuǎn)矩負載類型的便捷選擇。(5)脈沖串輸入輸出功能。(6)內(nèi)置PID控制器。(7)內(nèi)置RS485通信接口，支持現(xiàn)場總線。(8)功率范圍為:0.4KW-300KW。生產(chǎn)線運行時，通過操作面板上的電位器OPI或OPZ控制變頻器來驅(qū)動校平機，調(diào)節(jié)校平機的運行速度。按照控制要求對變頻器的參數(shù)進行相應的設置。本系統(tǒng)中變頻器的主要參數(shù)設置如表3.1所示。3.5送料機的伺服驅(qū)動送料機構(gòu)由控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)和傳動送料裝置三部分組成?？刂葡到y(tǒng)給驅(qū)動統(tǒng)發(fā)送信號，使得驅(qū)動系統(tǒng)來控制送料裝置的運動，這三個部分的結(jié)構(gòu)框架如圖3.7所示。傳動送料裝置是主要是由送進輥來夾持板料向橫剪機定尺送料，可以根據(jù)觸摸屏上設定的長度和加工工件數(shù)，精確地送料。目前，送料系統(tǒng)中大多采用步進電機或者是伺服電機作為執(zhí)行電動機，可以通過脈沖信號和方向信號來對電機進行控制。步進電動機是自動控制系統(tǒng)中常用的執(zhí)行元件，它是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移的電動機，其轉(zhuǎn)子角位移與輸入脈沖的個數(shù)成正比，在時間上與輸入脈沖同步;它的轉(zhuǎn)動速度與電脈沖頻率成正比，通過改變電脈沖頻率就可以調(diào)節(jié)步進電機的轉(zhuǎn)速，而它的旋轉(zhuǎn)方向是由步進電機繞組的通電順序決定的。步進電動機有如下特點:(l)電動機輸出軸的角位移與輸入脈沖數(shù)成正比;轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比;轉(zhuǎn)向與通電相序有關(guān)。當它轉(zhuǎn)一周后呀有累積誤差，具有良好的跟隨性。(2)由步進電動機與驅(qū)動電路組成的開環(huán)控制系統(tǒng)，既非常簡單、廉價，又非可靠。同時，它也可以與角度反饋環(huán)節(jié)組成高性能的閉環(huán)控制系統(tǒng)。(3)步進電動機的動態(tài)響應快，易于起停、正反轉(zhuǎn)及變速。然而步進電動機也存在著一些不足之處，比如，步進電動機存在振蕩和失步現(xiàn)象，因此在使用時還必須對控制系統(tǒng)和機械負載采取相應的措施;并且步進電動機自身的噪聲和振動較大，帶慣性負載的能力較差。在自動控制系統(tǒng)中，使輸出量能夠以一定準確度跟隨輸入量的變化而變化的系統(tǒng)成為隨動系統(tǒng)，又稱伺服系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)的主要特點是:(l)準確的檢測裝置。用來組成速度和位置閉環(huán)控制。(2)有多種反饋比較原理與方法。根據(jù)檢測裝置實現(xiàn)反饋的原理不同，伺服系統(tǒng)反饋比較的方法也不相同。目前常用的有脈沖比較、相位比較和幅值比較三種。(3)高性能伺服電動機。用于高效和復雜型面加工的數(shù)控機床，由于伺服系統(tǒng)經(jīng)常處于頻繁的起動和制動過程中，因此要求電動機的輸出力矩與轉(zhuǎn)動慣量的比值要大，以產(chǎn)生足夠大的加速或制動力矩。(4)寬調(diào)速范圍的速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)具有高性能的寬調(diào)速系統(tǒng)。在機械制造行業(yè)，伺服系統(tǒng)應用得最為廣泛，各種高性能機床運動部件的速度控制、運動軌跡控制，都是依靠各種伺服系統(tǒng)完成的。伺服系統(tǒng)的性能是決定機床加工精度和生產(chǎn)效率的主要因素。伺服系統(tǒng)的性能主要有三個方面:(l)穩(wěn)定性。這是指在給定輸入或外界干擾作用下，能否在短暫的調(diào)節(jié)過程后達到新的或者恢復到原有的平衡狀態(tài)。(2)快速性?？焖傩允撬欧到y(tǒng)動態(tài)品質(zhì)的標志之一，即要求跟蹤指令信號的響應要快。一方面要求調(diào)節(jié)過程要快;另一方面，為了滿足超調(diào)要求，要求過渡過程的前沿陡，即上升率要大。(3)準確性。準確性是指伺服系統(tǒng)的控制精度，一般用穩(wěn)態(tài)誤差來衡量。它是衡量伺服控制系統(tǒng)性能的又一重要指標。伺服電動機又稱執(zhí)行電動機，是伺服系統(tǒng)中的執(zhí)行元件。伺服電動機把所吸收到得電信號轉(zhuǎn)換成電動機軸上的角位移或角速度輸出，當信號電壓為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。伺服電機具有以下特點:(1)能夠避免失步現(xiàn)象。伺服電機帶有編碼器，將位置信號反饋至伺服驅(qū)動器，與開環(huán)位置控制器一起構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。(2)寬速比、恒轉(zhuǎn)矩，具有穩(wěn)定的轉(zhuǎn)矩特性，不會出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象。(3)控制靈活，可通過修改參數(shù)來改變伺服系統(tǒng)的工作方式和運行特性等狀態(tài)，來滿足不同的控制要求。伺服電機分為直流和交流伺服電機兩大類。直流伺服電機具有準確的速度控制、原理簡單、使用方變等優(yōu)點，但是卻存在著機械結(jié)構(gòu)復雜、易產(chǎn)生磨損微粒、維護和保養(yǎng)負擔重等缺點。而交流伺服電機將定子與轉(zhuǎn)子的位置進行互換，即將直流伺服電機的永磁定子變?yōu)榻涣魉欧姍C的永磁轉(zhuǎn)子，這樣互換的結(jié)果是省去了機械換向器和電刷，取而代之的是電子換向器或逆變器，這樣就克服了直流伺服電機存在的機械換向器和電刷等部件所帶來的各種缺點，使得交流伺服電機以其優(yōu)良的控制性能和高可靠性在工業(yè)自動化領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應用。本生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)中選用德國倫茨的9300一EP位置型伺服控制器，伺服驅(qū)動器的型號為EVS9327一EP，伺服電機的型號為MCA19SC35。該倫茨交流伺服系統(tǒng)能夠在驅(qū)動電機的同時具有控制電機運行的邏輯和運動控制功能，從而充分滿足控制系統(tǒng)的要求。倫茨9300一EP位置型伺服控制器內(nèi)置精確的位置控制功能，可精確實現(xiàn)絕對和相對定位功能，配合高性能、高可靠性、高精度伺服電機實現(xiàn)精確定位，完全滿足控制系統(tǒng)對機器動態(tài)性、穩(wěn)定性以及定位高精度的要求。同時還具有調(diào)試方便、維護成本低、壽命長等特點。伺服控制方式為伺服放大器控制伺服電機按照給定速度指令實現(xiàn)速度控制，伺服電機內(nèi)部旋轉(zhuǎn)編碼器同時作為速度和位置反饋，根據(jù)設定的加速度、運行速度和長度，在伺服控制器中，定位功能模塊自動完成速度和位置的控制。送料控制系統(tǒng)總體流程所示。其中各流向的含義如下:a:表示觸摸屏將設定的送料長度、速度、次數(shù)等參數(shù)傳送至PLC;b:表示從PLC反饋至觸摸屏的需要監(jiān)控的系統(tǒng)工作狀態(tài);c:表示PLC給伺服驅(qū)動器發(fā)送送料開始指令;d:表示伺服驅(qū)動器給伺服電機發(fā)送送料開始指令;e:表示伺服電機反饋給伺服驅(qū)動器運行到位信號;f:伺服驅(qū)動器返回給PLC送料到位信號;g:PLc向橫剪機發(fā)出剪切的信號;h:橫剪機向PLC返回剪切完成的信號。在本控制系統(tǒng)中，PLC側(cè)選用FX衛(wèi)N一485一BD通信板，通過RS485與伺服驅(qū)動