江西萍鄉浮法玻璃廠  黃海宏 

　　摘  要：在zai簡jian要yao介jie紹shao包bao裝zhuang機ji機ji電dian原yuan理li的de基ji礎chu上shang，深shen入ru討tao論lun基ji於yu台tai達da單dan一yi機ji電dian自zi動dong化hua平ping台tai的de運yun動dong控kong製zhi係xi統tong集ji成cheng設she計ji。給gei出chu單dan軸zhou定ding位wei與yu原yuan點dian回hui歸gui等deng關guan鍵jian環huan節jie技ji術shu應ying用yong數shu據ju。

　　關鍵詞：伺服運動控製   PR單軸定位功能     數據交換 

　　1. 引言

　　炸(zha)藥(yao)填(tian)充(chong)包(bao)裝(zhuang)機(ji)用(yong)於(yu)乳(ru)化(hua)炸(zha)藥(yao)類(lei)產(chan)品(pin)的(de)生(sheng)產(chan)線(xian)填(tian)充(chong)和(he)包(bao)裝(zhuang)。作(zuo)為(wei)機(ji)電(dian)一(yi)體(ti)化(hua)產(chan)品(pin)，填(tian)充(chong)包(bao)裝(zhuang)機(ji)對(dui)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)可(ke)靠(kao)性(xing)要(yao)求(qiu)很(hen)高(gao)，同(tong)時(shi)要(yao)求(qiu)維(wei)修(xiu)和(he)使(shi)用(yong)方(fang)便(bian)。通(tong)過(guo)同(tong)類(lei)自(zi)動(dong)化(hua)比(bi)較(jiao)，最(zui)後(hou)選(xuan)用(yong)台(tai)達(da)工(gong)業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)產(chan)品(pin)平(ping)台(tai)作(zuo)為(wei)該(gai)包(bao)裝(zhuang)機(ji)的(de)全(quan)係(xi)列(lie)核(he)心(xin)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)。

　　該控製係統方案基於DELTA（台達）AE係列人機界麵、 EH係列PLC
、ASD－AB伺服係統等產品的係統集成
，借助其產品的數據通訊功能能夠很靈活地構造控製方案。ASD－AB伺服係統相對於傳統的PLC脈衝運動控製方案具有可靠性更高，控製更精準的優點。

　　本文重點討論如何利用台達伺服的通訊功能和pr單軸定位功能來實現伺服的運動控製和產品數據交換。

　　2. 機械結構和工藝要求

　　2.1 原理結構

　　炸藥包裝機是炸藥生產線上的關鍵性設備，主要由工位旋轉定位機構和伺服電機驅動裝置組成。伺服電機帶動1:40的行星減速機，驅動旋轉定位機構每次旋轉90°。到位後
，配合外部氣缸等一係列動作
，完成一個循環的炸藥的填充和封裝。機械結構如圖1所示。 

圖1 包裝機機械結構

　　2.2 工藝要求

　　（1）伺服高定位精度，要求每次定位不超過4個脈衝。

　　（2）封裝高速度，能夠配合前端灌裝生產線的送料速度，實現旋轉定位機構旋轉速度1~50r/min可以任意調節。即電機速度在0~2000rpm可調。

　　（3） 具有原點回歸功能。

　　（4） 能夠在人機界麵上直觀的顯示伺服的工作狀態和故障信息。

　　3  包裝機電控係統設計

　　3.1 控製係統的硬件配置和架構

　　通過對整個機械工藝特點和功能要求的分析，確定程序控製單元采用台達小型運動控製性能突出的EH係列 PLC實現
，人機界麵選用台達AE係列HMI10.4寸觸摸屏作為監控單元，運動控製單元選擇ASDA-AB係列伺服驅動單元
，其電氣係統控製硬件架構如圖2所示，滿足單自動化平台的機電一體化係統集成要求。

圖2 電氣控製係統硬件架構

　　3.2 台達PR單軸定位模式控製模式應用

　　PR控製單軸定位控製方式是台達AB係列伺服係統特有功能，電機旋轉的定位角度和伺服速度分別由內部位置寄存器和速度寄存器確定。具體應用如下：

　　（1）位置寄存器P1-15和P1-16內數值賦值馬達的位移距離。

　　（2）速度寄存器P2-36內數值賦值馬達位移此段距離，馬達需要速度設定。

　　（3）PR模式DI GTRG 命令觸發信號上升沿給定，伺服馬達按照寄存器規劃運動，如圖3所示。

　　  馬達定位完成後，輸出TPOS信號。

　　  馬達的加減速曲線由參數P1-34,P1-35,P1-36規劃。

   圖3 台達PR單軸定位控製

　　3.4 填充機伺服運動的實現

　　（1）伺服電機經過1：40減速機帶動旋轉定位機構每次旋轉90°，則馬達每次需要旋轉10圈整。設定伺服參數P1-15內部位置指令圈數設定參數=10。設定P1-16內部速度位置指令脈衝數參數=0。

　　（2）速度寄存器P2-36=人機設定速度值×40
，由HMI設定旋轉定位速度1~50
，因為涉及1：40的減速關係
，故可以通過HMI宏指令數學運算完成後通訊到給定伺服寄存器P2-36。

　　（3）馬達運轉命令觸發DI信號GTPG信號由PLC輸出點給定，啟動伺服馬達運轉。

　　（4）馬達運轉10圈後，到達完成90°定位後會停止下來。驅動器會輸出DO信號TPOS位置到達信號給PLC輸入點，用來控製其他外部電氣回路動作。

　　3.5  伺服回原點動作的實現

　　區別於一般的PLC脈衝控製方式檢測外部傳感器開關而言
，台達AB係列伺服係統特有原點回歸功能，伺服馬達回零動作規劃均由伺服驅動器參數P1-47設定規劃，PLC不需發送脈衝即可完成，並可以定位於編碼器的Z相脈衝，定位精度高,如圖4所示，實現過程如下：

　　伺服規劃如下;

圖4台達伺服係統原點回歸功能

　　（1）原點回歸方式參數設定P1-47=202。

　　（2）原點回歸第一段速度設定P1-48=1000rpm，原點回歸尋找原點減速開關ORGP的速度。

　　（3）原點回歸第二段速度設定P1-49=20rpm尋找到ORGP後
，折返尋找伺服馬達Z相零位脈衝的速度。

　　（4）原點回歸觸發SHOME,由信號由PLC輸出點給定
，觸發伺服馬達回原點功能啟動。

　　（5）馬達按照原點回歸第一段速度設定P1-48=1000rpm，尋找原點減速開關ORGP。

　　（6）馬達尋找到ORGP後減速到零，旋轉方向反向折返，速度按照原點回歸第二段速度設定P1-49=20rpm尋找伺服馬達Z相零位。

　　（7）定位於Z向脈衝後，驅動器會輸出DO信號HOME回原點完成信號給PLC輸入點，用來控製其他電氣動作。

　　3.6  伺服和HMI人機界麵間的數據交換

　　台達AE係列HMI支持雙端口聯機通訊功能，可同時連接2種不同協議的控製器。本案使用HMI的COM2與PLC進行RS485通訊

，用以設定PLC 程序中的按鈕等元件，並可將PLC的運行狀態反饋在HMI上，此外還使用了HMI的COM1與SERVO進行RS232通訊，用以與伺服內部寄存器交換數據。台達的HMI軟體還自建了和台達伺服的通訊功能
，隻需簡單的HMI界麵規劃，就可對台達伺服寄存器內的數值進行讀取和寫入，彰顯單一自動化平台方便直接的係統集成優勢，如圖5所示。　

圖5  台達單平台自動化係統狀態數據

　　4 結束語

　　相對於傳統伺服位置控製，包裝機工藝數據由人機界麵設定，伺服獨立完成
，無需使用專用PLC定(ding)位(wei)模(mo)塊(kuai)即(ji)可(ke)實(shi)現(xian)高(gao)精(jing)度(du)的(de)運(yun)動(dong)定(ding)位(wei)控(kong)製(zhi)
，成(cheng)本(ben)低(di)。配(pei)線(xian)簡(jian)單(dan)

，數(shu)據(ju)通(tong)訊(xun)控(kong)製(zhi)不(bu)會(hui)存(cun)在(zai)命(ming)令(ling)脈(mai)衝(chong)受(shou)到(dao)幹(gan)擾(rao)和(he)脈(mai)衝(chong)丟(diu)失(shi)問(wen)題(ti)控(kong)製(zhi)可(ke)靠(kao)。馬(ma)達(da)速(su)度(du)寄(ji)存(cun)器(qi)設(she)定(ding)
，0~2000rpm任意可調，無需修改PLC指令脈衝頻率，突破了PLC定位模塊200K脈衝發送能力的瓶頸。伺服驅動器自帶的原點回歸功能，設置簡單，可以定位於編碼器Z相零位，定位精度更高。便捷的通訊方式，可以通過HMI對伺服所有參數和伺服工作狀態實時監控，界麵直觀，維護便捷。                   

　　在基於台達全係列自動化控製係統的應用案例中，借助台達產品通訊功能的優勢和台達AB係列伺服豐富的運動控製功能
，能夠很靈活的構造各類運動控製方案，相對於傳統的PLC脈衝控製方式而言，具有可靠性更高、、穩定性更好的優點。

　　作者簡介

　　江西萍鄉浮法玻璃廠    黃海宏  工程師