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欧姆龙专用控制器FQM1在高速绕线机中的应用_0

2019-06-05 14:14编辑:admin人气:


  目前市场上绕线机种类较多,有电缆绕线机,线圈绕线机等大型绕线设备,这种设备速度低,长度短,对成品线的疏密性,均匀性要求不高,因此控制器多为小型plc。这次为客户改造的绕线设备也是采用内置脉冲功能的小型plc,通过绕线轴编码器速度输出到plc内置高速输入点,将绕线轴与排线轴的速比进行简单速度同步。然而成品线为电脑数据线,精密性高,韧性差。且绕线速度很快。采用小型机这种算法同步精度差、计算量大、cpu处理时间较长,因此会出现绕线不均匀、堆积、断线等问题,这样已经严重影响了绕线成品的质量,现在通过omron专用运动控制器fqm1进行改造。

系统工艺

系统原理图

  放线轮放线压线轴调整线宽张力摆杆控制张力退火加热处理调整线柔韧性检测线宽达到设定宽度收绕排线,工艺流程如图1所示。

  收绕排线如图2所示:直排(左),斜排(右)。

  设计要求

  绕线长度:3000m;

  绕线速度:100m/min;

  排线方式:直排、斜排;

  最小线宽:1mm。

  系统难点

  绕线机在换向处出现绕线不均匀、堆积;

  绕线机换向处出现螺旋纹,不平整;

  无法进行圆锥台斜排爬坡绕线。

欧姆龙解决方案

难点分析

  换向处绕线不均匀、堆积情况出现主要是由于小型机的速度指令处理时间长(约3。6ms),没有同步指令且无法实时刷新,同时伺服刚性参数过低,响应速度不够;

  换向处出现螺纹主要是因为绕线方式是以螺纹绕线方式,在最后一圈绕线后,需要进行半圈定位绕线;

  圆锥台斜排在爬坡时每圈需要增加一个线宽和线厚,那么每次绕线后都要进行计算,由于小型机运算时间过长,导致无法进行高速爬坡绕线。

解决方案

  fqm1是omron专用运动控制器,能够同时控制最大8轴同步运行,扫描周期最大2ms,2轴同步控制时间小于0。5ms,如图3所示。

  fqm1专用apr同步运算指令可以将编码器脉冲输入值通过自定义曲线控制脉冲输出,具体算法如下:

  当收线轮转动一圈时,排线应平移设定的一个间距,收线轮宽度w/间距p得到绕完一个宽度所需要的圈数,由此可得出收线高速计数脉冲角度和排线发出脉冲的一个比率系数k。

  按客户的机械电子齿轮比及伺服电子齿轮比,收线转动一圈360,高速计数脉冲角度值x=1638446/25个,而排线要排一个间距的脉冲为40000p(p为所设间距)。

  排线宽度为w,算得排线脉冲ymax=4000w,可按以上比率算出排完w一次高速计数脉冲的值xmax。

  利用fqm1的apr计算指令,计算出x与y的对应斜率,apr的数学算法,凸轮登记表设定斜率如图4a)所示(以斜排为例),通过apr及时实时读取x值,用puls(模式2)执行电子凸轮输出,如图4b)所示。当到达y2,执行高速计数中断,复位高速计数值,同时通过高速计数中断再次登陆apr的表,如图4c)所示。(x0,y0),(x1,y1),(x2,y2)如此重复。

系统配置

  系统结构及配置如图5所示。

  调试结果

  绕线长度:4000m;

  绕线速度:160m/min;

  排线伺服速度:260r/min;

  收线伺服速度:606r/min;

  fqm1运行时间:0。17ms

  伺服增益参数:p100 125,p101 700,p102 125;

  已经超过同类日本机型绕线速度3500m,线速度150m/min。

  原系统方案绕线成品如图6所示。

  fqm1方案绕线成品如图7所示。

  图7 fqm1方案绕线成品

结语

  目前系统已经量产,截止发稿前,设备已连续无故障运行2周,根据计算,理论上绕线速度可以达到约350r/min,排线轴速度约600r/min,收线轴速度约1500r/min,此时排线速度误差在

  0.5r/50ms(其中50ms为电机空载600r/min时换向时间),只要调整以下三点:

  调整伺服增益达到换向快速响应性;

  调整张力控制器pid参数;

  机械机构以及丝杆换向快速响应性。

(来源:未知)

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