文：中達電通股份有限公司 餘強

摘要：所謂可變同步區長度，就是一旦同步時切刀完成信號到達，立即結束同步。本文介紹台達DVP-20PM00D運動控製器電子凸輪（CAM）功能
，闡述通用高速追剪工作原理
，以及相關工藝要求及相關控製程序概要，總結最新可變同步區長度的追剪通用實現方法。

【關鍵詞】運動控製器，電子凸輪，CAM Table，可變同步區長度
，追剪

本文主要介紹台達20PMyundongkongzhiqidianzitulungongnengzaikebiantongbuquchangdugaosuzhuijianxitongdeyingyong。zhuijiankongzhi，guoquzuofashizhengtiguihuachuzhuizongdaofanhuidequxian，zaitongbushishiyuliuzugoudetongbushijian，dengqiedaoqieduan，ruguoqiedaomeiqieduanzebaochitongbu，zhidaobaojing。xianzaikehudepubianzuofashi

，zhiguihuayigefeijianquxian
，zaiqieduanhou，jieshutongbu，gaosufanhui，xiacichangdudaozaiciqidongdianzitulun。xianzaidezuofa，kejieshengtongbushijian
，tongbuqudechangdukegenjushijiwaibuqieduanxinhaoergaibian，juyougengdalinghuoxing。muqian，yingyongzhuijiandexitongyuelaiyueduo
，bianbugexingye
，youbaozhuangxingyedehujiao，jianzhuxingyedegangguangangjinzhuijudeng，taidaDVP-20PM均有了大量成功案例。

 

 

如圖1示意，通用追剪機構一般包含以下部分機構：

（1）執行機構

在裁切係統中
，執行機構是切刀，切刀是由液壓推進，主要由一個進刀電磁閥和一退刀電磁閥控製切刀的上下；在飲料罐裝係統執行機構為填充裝置。

（2）測量機構

安裝於出口部分，同軸聯接一2500線的A/B相的差分編碼器
，測量進料的速度及長度，是電子凸輪運動中的主軸。

（3）追蹤機構

主要由台達伺服傳動機構組成（功率大的可選VE係列變頻器）
，由20PM00D的X軸輸出控製，是電子凸輪運動中的從軸。

（4）進料傳動

進料傳動是由變頻電機
、傳動機構組成。

（1）追速狀態（Ramp up to Tracking）：送料持續進行，20PM運動控製器在偵測輸入材料之長度及當時送料速度的同時，指揮伺服電機依照S曲線加速至與進料速度同步

；在進入同步速度的瞬間，鋸/切台與材料的動態相對位置已經整定完成。接著便進入同步狀態。

（2）同步狀態（Syncronized Zone）：一旦進入同步狀態，20PM運動控製器立刻送出同步信號(CLEAR)給執行控製機構
，要求執行切斷或罐裝動作。同時，運動控製器依然持續偵測進料長度及進料速度，隨時保持鋸/機台與材料之間的動態相對位置不變；如此才能確保裁切斷麵的平整或罐裝的準確。當執行完成之後
，機構返回自動退出，並發出完成信號(CUTend)。

（3）減速狀態（Ramp down Stop）：20PM運動控製器指揮伺服電機依照S曲線減速直到完全停止。同時，仍然持續偵測並累計進料長度。一旦伺服電機完全停止
，接著立刻進入回車狀態。

（4）回車狀態（Return Home）：回車過程中
，20PM運動控製器仍持續偵測並累計進料長度。

（5）待機狀態：回車完成之後20PM運動控製器係統自動進入待機狀態，等待下一循環的開始。

    常chang規gui的de動dong作zuo如ru上shang圖tu所suo示shi。整zheng體ti規gui劃hua好hao高gao速su追zhui蹤zong與yu高gao速su返fan回hui的de完wan整zheng曲qu線xian
，是shi過guo去qu的de解jie決jue方fang案an
，現xian在zai客ke戶hu大da都dou需xu求qiu在zai同tong步bu去qu啟qi動dong切qie刀dao動dong作zuo切qie斷duan完wan畢bi後hou，不bu需xu再zai同tong步bu。立li即ji降jiang速su停ting車che，然ran後hou高gao速su返fan回hui，返fan回hui時shi無wu需xu按an照zhao主zhu軸zhou的de速su度du同tong步bu倍bei率lv。基ji於yu此ci。台tai達da推tui出chu了le行xing業ye通tong用yong模mo版ban程cheng序xu
，客ke戶hu隻zhi需xu改gai變bian相xiang應ying參can數shu即ji可ke達da到dao所suo需xu控kong製zhi要yao求qiu。

    接jie下xia來lai要yao做zuo的de第di一yi步bu是shi生sheng成cheng一yi個ge飛fei剪jian凸tu輪lun曲qu線xian。因yin為wei前qian麵mian同tong步bu切qie斷duan完wan成cheng後hou，就jiu脫tuo離li凸tu輪lun模mo式shi，進jin入ru單dan段duan速su高gao速su定ding位wei返fan回hui。返fan回hui時shi，就jiu脫tuo離li了le凸tu輪lun模mo式shi。下xia麵mian介jie紹shao生sheng成cheng飛fei剪jian曲qu線xian的de兩liang種zhong方fang法fa。兩liang種zhong方fang法fa都dou可ke以yi，依yi據ju用yong戶hu使shi用yong習xi慣guan選xuan擇ze。

我(wo)們(men)熟(shu)知(zhi)的(de)凸(tu)輪(lun)關(guan)係(xi)是(shi)主(zhu)軸(zhou)和(he)從(cong)軸(zhou)一(yi)一(yi)對(dui)應(ying)位(wei)置(zhi)關(guan)係(xi)
，如(ru)何(he)從(cong)主(zhu)軸(zhou)位(wei)置(zhi)和(he)從(cong)軸(zhou)的(de)速(su)度(du)關(guan)係(xi)產(chan)生(sheng)是(shi)主(zhu)軸(zhou)和(he)從(cong)軸(zhou)一(yi)一(yi)對(dui)應(ying)位(wei)置(zhi)關(guan)係(xi)，是(shi)要(yao)解(jie)決(jue)的(de)重(zhong)點(dian)。目(mu)前(qian)解(jie)決(jue)方(fang)法(fa)主(zhu)要(yao)有(you)兩(liang)種(zhong)，分(fen)別(bie)敘(xu)述(shu)如(ru)下(xia)

步驟一：PMSOFT軟件有個CAMCHART，使我們可以清楚地利用圖形方式設定、修改電子凸輪曲線。提醒大家注意的是必須建立兩個CAM,分別為CAM0
，CAM1。兩個CAM表解析度設為一樣，比如300點．之所以要設兩個CAM表，主要是為了需用多凸輪模式。後續介紹到隻有在多凸輪模式下才可以，執行切斷信號後，把D1846=K0降速停車。後續結合程序詳細介紹。

   

 

步驟二：雙擊CAM 0jinruziliaobiaodanhuidanchuxiamiandequduanshezhibiao。zaizuobianyilieshezhuzhouchangdu，youbiansheduiyingdetongbubeilv，yekeyilijiechengchilunbi。tongbubeilvdejisuan，jiashebenceliangxitongbianmaqiwei2500線，測量輪為51MM，伺服轉一周需10000 PULSE，伺服與導軌聯結為4：1的減速帶輪，導軌牙距為30MM，通過以上參數
，我們可以計算出要達到線速度同步
，輸入脈衝與輸出脈衝的頻率比例關係。

V1=F1*3.14*51/（2500）

V2=F2*30/(4*10000)

由於V1=V2,所以

F2:F1=3.14*20000*51/40*2500=21.35

因此考慮到PLC發出頻率，與伺服接受頻率的合理性，我們把伺服齒輪比設為10

，填表設為2.2
，如下圖所示。分別為在測量軸600 PULSE達到速度同步，一直同步到6900PULSE, 然後是，降速到零
，（這裏的同步長度設的比較長是因為考慮用戶執行機構切刀或罐裝時間延遲，必須有足夠長的同步區滿足，）這裏的參數可根據實際機械負載

，機台長度
，機器速度等靈活設置
，比如說，切刀或罐裝速度比較快，不需要在600PULE同步，完全可縮小同步區
，以便使伺服加減速時間更長等。

 

步驟三：點DRAW按an鈕niu，生sheng成cheng主zhu軸zhou位wei置zhi與yu從cong軸zhou速su度du的de曲qu線xian圖tu，生sheng成cheng的de圖tu形xing是shi按an照zhao主zhu軸zhou位wei置zhi和he從cong軸zhou的de速su度du關guan係xi，並bing不bu是shi主zhu軸zhou和he從cong軸zhou一yi一yi對dui應ying位wei置zhi關guan係xi，比bi較jiao上shang圖tu與yu下xia圖tu正zheng式shi追zhui剪jian曲qu線xian的de區qu別bie可ke發fa現xian，需xu把ba幾ji個ge圖tu形xing依yi次ci下xia移yi。

 

     要生成主軸和從軸一一對應位置關係必須按下export按鈕，將數據導出，然後把數據再作為速度信號導入
，即再按下import speed  DATA 按鈕，就自動生成了上圖主軸與從軸的位置關係
，速度關係，加速度關係圖
，然後將程序下載啟動，追速過程就會按此圖執行。

上述通過軟件生成曲線
，是過去20PM的通用過程，隨著客戶的要求
，開發了更易使用的方式通過指令生成追剪曲線方式。

DTO K100 D0 D100K7

D0=k10000 _ 建立飛剪CAM data

D101..D100 _ 整數格式主軸長度,(可為負數)

D103..D102 _ 整數格式從軸長度

D105..D104 _ 整數格式從軸同步長度

D107..D106 _ 浮點格式從軸同步倍率

D109..D108 _ 浮點格式從軸最高倍率限製

D110 _ 曲線選擇(0 const speed,1 const Acc,2SingleHypot,3 Cycloid)

+0x8000 接續前次資料

, +0x4000 不動態變更

, +0x2000 產生同步區頭D103..102尾D105..104)

ßD111  結果(0 ok, 1 條件無法滿足, 2 CAM長度不足)

 

 

 

 

 

 

 

    tongguojiandanjixingchengxu

，tianrubiyaodecanshujiukeyishengchengtongguoshougongshengchengdefeijianquxian。zheyangyingyonggengyoulinghuoxing。youqiduiyuyouxiegongyiruzhiguanzhuiqie
，xuyaojingchanggenhuanguanjing
，yejiuxiangdangyubianhuancelianglunzhijingdechanghe。

    上文介紹了生成兩種飛剪凸輪曲線的方法，下麵接著介紹整體動作實現。

    這裏首先需要說明的20PM電子凸輪運行形式
，分成單凸輪模式與多凸輪模式。顧名思義其中的區別是單凸輪模式隻是運行一個凸輪軸（X軸），多凸輪模式可以運行幾組多凸輪（X,Y,Z)但是，並不僅僅區別在這裏。按理說
，本文凸輪隻有一個軸
，應采用單凸輪模式。實際並不如此。

    單凸輪模式具有的模式是曲線可動態變更，輸入脈衝設定形式為D1864.但(dan)是(shi)不(bu)具(ju)備(bei)判(pan)斷(duan)切(qie)刀(dao)切(qie)斷(duan)信(xin)號(hao)到(dao)了(le)後(hou)減(jian)速(su)停(ting)車(che)功(gong)能(neng)。其(qi)通(tong)過(guo)指(zhi)令(ling)生(sheng)成(cheng)的(de)曲(qu)線(xian)一(yi)旦(dan)固(gu)定(ding)無(wu)法(fa)
，幹(gan)預(yu)其(qi)從(cong)軸(zhou)根(gen)據(ju)主(zhu)軸(zhou)的(de)運(yun)行(xing)速(su)度(du)。也(ye)即(ji)切(qie)斷(duan)信(xin)號(hao)到(dao)了(le)，從(cong)軸(zhou)同(tong)步(bu)曲(qu)線(xian)未(wei)結(jie)束(shu)，仍(reng)會(hui)繼(ji)續(xu)往(wang)前(qian)走(zou)完(wan)曲(qu)線(xian)多(duo)凸(tu)輪(lun)模(mo)式(shi)
，可(ke)三(san)軸(zhou)X,Y,Z任意選擇。也即可隻運行組多凸輪。每個軸的允許，可通過D1847,D1927到D2007設定。最大的優點是是每個軸的最高跟蹤頻率可設。假設，同步區切斷信號到了。 可立即把D1840=0，同步軸就會減速停車。

   所以
，本文采用多凸輪模式。多凸輪模式的計數主軸信號為C200，所以啟動凸輪時，需同時把C200前麵的觸點ON。把測量輪編碼器同時接到2個手搖輪輸入
，一個作為凸輪跟隨，C200，(接線為A0
，B0),一個作為長度計長
，C204， (接線為A1
，B1),第一次啟動時，同時，凸輪離合，及C204計數清零
，達到同步區後，輸出切刀信號，當切斷信號到時，把D1840給零，讓追蹤伺服降速停車。判斷D1850,等於零後，也就知道當前從軸已降速到零停止後。斷開電子凸輪，C204不斷開。計數料長仍然繼續。然後單段速讓從軸伺服高速回零。當C204的值與預設長度相等，則，再次啟動凸輪，D1846=H2000，C204複位從零再次計數。

   這裏用到C204的高速比較清零。內部設定好需要切斷長度，等長度到了C204的值由高速比較設置好後自動清零，同時輸出CLR0信號，CLR0接到START0
，切入到20PM的外部高速中斷

，啟動中斷程序INT1

，INT1立即啟動電子凸輪同步跟蹤。

   然後，周期如上循環。

    下麵對每行程序做一詳細介紹。

D1816為X軸也就是追剪軸的輸出參數設置，H430的意思為歸原點是上升沿促發，輸出為脈衝加方向。M1035為四個外部特殊輸入點(START0,STOP0,START1,STOP01

，作為普通點使用。

MOV K3K1M1200，MOV  K3  K1M1204為設定C200，C204的計數形式。為AB相四倍頻。

設定高速比較功能
，MOVH524 D2  ,DMOV D4002 D4為一組
，D2為控製字，D4為數據字。

 

 

對照手冊
，由上圖可知，MOV H524 D2  ,DMOV D4002 D4為一組，意義為C204大於等於D4002的值時，複位C204。第二組
，MOV H564D6  ,DMOV K0 D8
，意義為C20,等於K0的值時，置位C204
，允許C204，計數。

   這兩組的功能

，簡單的說，就是實現設置一長度。到時立即複位。再次循環計數。MOV H24 D10,DMOVK0D12為一組
，意義為C204大於等於K0的值時
，輸出CLR0；第二組，MOV H64D14,DMOV K20 D16，意義為C204,大於等於K20的值時，複位CLR0,這兩組的功能，簡單的說
，就是實現C204。到零時輸出一個CLR0，脈寬為20個PULSE.這個CLR0，接到STAR0，用來促發下次凸輪離合
，在中斷1裏促發凸輪合上
，D1400的0-4位
，分別對應允許時間中斷，START0，STOP0，START1，STOP1.比如MOV K2  D1400就是允許中斷1.中斷1裏的程序如下圖：

 

    下麵的程序為按格式

，寫入上述定義的控製字。比如修改追剪的長度時
，就需要改變上述的數據寄存器，重新寫入一次。TO K253 K1 D0 D10.為設定高速比較輸出功能命令。

以上程序為設定C204的高速計數，到長度複位，從新計數。並且
，計數到位後輸出CLR0，產生中斷啟動電子凸輪。

下麵的整體過程從M150-M160開始為開始啟動。順序要從下往上看。之所以要倒著順序，便於每次設ON後，在下個掃描周期了解執行狀態。

 

   yishangchengxuquanbujingguoceshiwushanchu，kehuanzhaotupianjianrukewanquanshixianjingquegaosukebiantongbuquchangdudezhuijiankongzhi。muqianhenduosifuxitonggudinglezhuijiangongneng，danshiyidanxuyaogaidong，jiuyaofeihendazhouzhe。20PM具有普通PLC靈活編程功能，又具有靈活的電子凸輪的功能

，可完全使用與於通用與專用高速追剪場合。

餘強，出生於1969 年 12 yue，biyeyuanhuijidianxueyuandianqigongchengxigongyezidonghuazhuanye
，zengjiuzhiyuxinxichanyebudibayanjiusuohekedachuangxingufenyouxiangongsizidonghuafengongsigongchengbu，xianjiuzhiyuzhongdadiantonggufenyouxiangufenyouxiangongsiPLC產品開發處
，主要專注於PLC在自動化的高端運用
，包括各類機械設備的精密運動控製及工程項目的過程控製的研究與市場開發。