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自2005年開始，我國的發電行業便麵臨煤荒導致的電荒。如今，煤電帶來的環境汙染、全球變暖以及我國承擔的減排任務都迫使我們必須尋求解決電源困局之道，調整能源結構,優先發展風電、taiyangnengfadianheshengwuzhinengfadianshixianjinjishutiaojianxiadezuijiaxuanze。benpiananlishiweitaiyangnengguangfudianchifugaiganghuabolibanliushuixianzuoyedakong，shebeijiagongjingdu，xiaolvyaoqiugao，zaibujiangdixingnengdeqiantixia，zuidachengdudekongzhilechengben。
1 設備概況
全自動玻璃打孔機包含6顆伺服、定位軸、X1及X2送料軸、Y軸、Z1軸、Z2軸。具體如圖1所示。
圖1 全自動打孔機示意圖
（1）定位軸：選用玻璃精確定位（B2伺服*1），經減速機後由絲杠傳動。計算打孔點到玻璃邊沿距離，定位到位置後，放下擋塊，實現玻璃板的精確定位；
（2）X軸：玻璃傳送（B2伺服*2），jingjiansujihouzhijiequdong。gaomocalichuansongdai，tongshipeiheyajiazhuangzhi，baozhengbolibanchuansongfangxiang，chuansongdaideweizhihesuduyouqianhoulianggesifukongzhi，tongguojisuandakongdiandaobolibianyuandeweizhi，chuansongdaidingweidaoduiyinglujingweizhi；
（3）Y軸：打孔鑽頭定位（A2伺服*1），經減速機後由絲杠傳動。鑽頭安裝在Y軸上，根據Y坐標點，計算打孔點到玻璃邊緣的距離，控製Y軸的位置和速度到達指定打孔點；
（4）Z1、Z2：鑽頭進給定位（A2伺服*2），經由大小輪及絲杠傳動。Y軸定位後，下鑽頭較高速度1接近玻璃表麵，再以速度2進行距離1的倒邊，再以速度3進行距離2攻進，最後以速度4慢速退刀；下鑽頭退刀後上鑽進行與下鑽類似的動作完成打孔。
圖2 X軸擋塊
圖3 Y軸及Z軸
2 技術參數
2.1 設備指標
設備指標如表1所示。
表1 設備指標
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項目
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說明
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鑽孔數量
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36（可擴充）
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精度
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±0.5mm
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定位軸速度
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3m/min
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X送料速度
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32m/min
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Y軸速度
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3m/min
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上下鑽速度
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6000rpm
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2.2 硬件清單
硬件清單如表2所示。
表2 硬件清單
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名稱
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數量
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說明
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人機界麵
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1
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DOP-07S410
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控製器
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1
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DVP-28SV
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擴展模塊1
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1
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DVP16SM11N
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擴展模塊2
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1
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DVP32SN11TN
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變頻器
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3
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VFD-M 750W
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伺服
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6
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A2*3/B2*3
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2.3 軟件清單
軟件清單如表3所示。
表3 軟件清單
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設備
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軟件
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控製器
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WPLSoft 2.20
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HMI
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DOPSoft 1.00.07.13
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伺服
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ASDA_Soft V4.07.05
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變頻器
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VFDSoft1.45
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4 輔助工具
輔助工具如表4所示。
表4 輔助工具
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PC-PLC通訊線
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IFD6601(232)
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PC-HMI通訊線
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DOP-PC-USB
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PC-A2伺服
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DOP-PC-USB
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PC-B2伺服
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ASD-CNUS0A08(232)
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PC-變頻器
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IFD6500(485)
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3 工藝說明
3.1 定位軸
定位軸使用B2伺服驅動，控製上采用絕對值定位DDRVA。確定基準後，采用絕對值定位可以靈活定位到指定位置，避免一定量的數學計算；當一次定位完成，開始打孔後，便進行下一個孔位置的比較，如果X坐標相同則不需要再次定位，X坐標不同，則進行下一次定位，定位到位前放下擋塊，慢速進入預定位置待命；最後一個空定位完成後，收起擋塊定位至第一孔位置，等待玻璃送出後放下擋塊。
3.2 Y軸
Y軸使用A2伺服驅動，控製上采用絕對值定位DDRVA。因為Y軸上有玻璃夾持壓盤，所以Y定位或重新定位前壓盤必須解除；孔的Y坐標與下一個想同時，隻需要壓盤、壓緊、定位和送料動作後，即可以打孔。
3.3 X1、X2
X1、X2使用兩台B2伺服分別驅動，控製上采用增量式定位，分送料後和送料前兩部份。送料過超聲波後，X2不需要同步送料，這時要高速補料到超聲波前光電位置，以提高工作效率；送料到超聲波後，以一般速度移動，當接近至一定距離時，再以慢速接近——最後貼上擋塊。
3.4 Z1、Z2鑽頭位置定位
Z1、Z2使用兩台A2伺服分別驅動，控製上采用PR觸發來控製鑽頭位置。位置1（6-03），高速（5-60）接近位置1；位置2（6-05），速度1（5-61）攻進1；位置3（6-07），速度2（5-62）攻進2；位置4（6-09），速度3（5-63）退刀；因為玻璃厚度不同，不同規格的玻璃的鑽頭攻進1位置，攻進2的位置需要進行調整，此時，對應PR路徑參數通過通訊修改，以滿足加工需求。
圖4 PR參數
圖5 通過軟件規劃PR路徑
通過Delta ASDA-Soft 規劃PR路徑，使用絕對值定位，規劃加速和減速時間以及目標速度索引；需要修改路徑時，通過通訊修改對應路徑的參數（例如06-03對應路徑1的位置命令DATA）。
4 工藝流程圖
圖6 工藝流程圖
zaichengxushejizhong，yinweigongyichuanchabijiaolinghuo，suoyixuanzetaidabujinchengxujinxingsheji，jiangzhengtaoshebeidedongzuojinxingxifen，zaimeigebuzhongshejidulidekongzhidongzuo，zheyangkeyihenhaoditigaogongzuoxiaolv；除以上流程中的功能外，設備中還有潤滑功能、修鑽功能、修訂基準、慢速前進、慢速後退，這些動作因為基於步進的思路設計，所以可以靈活的穿插在程序中。
例(li)如(ru)，當(dang)定(ding)位(wei)伺(si)服(fu)電(dian)機(ji)完(wan)成(cheng)最(zui)後(hou)一(yi)次(ci)定(ding)位(wei)，同(tong)時(shi)設(she)備(bei)開(kai)始(shi)打(da)孔(kong)後(hou)，定(ding)位(wei)電(dian)機(ji)需(xu)要(yao)後(hou)退(tui)一(yi)定(ding)距(ju)離(li)，再(zai)定(ding)位(wei)到(dao)第(di)一(yi)個(ge)孔(kong)前(qian)一(yi)定(ding)位(wei)置(zhi)，等(deng)待(dai)打(da)孔(kong)完(wan)成(cheng)，然(ran)後(hou)將(jiang)玻(bo)璃(li)送(song)出(chu)一(yi)定(ding)距(ju)離(li)後(hou)，再(zai)把(ba)定(ding)位(wei)擋(dang)塊(kuai)放(fang)下(xia)，最(zui)後(hou)慢(man)速(su)靠(kao)近(jin)第(di)一(yi)個(ge)孔(kong)的(de)定(ding)位(wei)位(wei)置(zhi)。這(zhe)裏(li)因(yin)為(wei)采(cai)用(yong)步(bu)進(jin)程(cheng)序(xu)設(she)計(ji)，這(zhe)部(bu)分(fen)程(cheng)序(xu)獨(du)立(li)流(liu)程(cheng)設(she)計(ji)，形(xing)成(cheng)一(yi)個(ge)專(zhuan)門(men)的(de)流(liu)程(cheng)控(kong)製(zhi)回(hui)路(lu)，就(jiu)可(ke)以(yi)很(hen)容(rong)易(yi)實(shi)現(xian)，又(you)不(bu)會(hui)影(ying)響(xiang)原(yuan)有(you)控(kong)製(zhi)的(de)邏(luo)輯(ji)流(liu)程(cheng)。
5 係統硬件結構
圖7 結構示意圖
圖8 係統實際布置
利用28SV的4路200K高速脈衝分別控製定位軸、Y軸、X1送料、X2送料四個伺服；同時利用28SV的COM2通訊口通過485通訊，與Z1、Z2進行通訊，修改PR位置參數和速度參數；與3台變頻器進行通訊，修改變頻器的頻率參數。
6 HMI界麵
圖9 HMI
HMI首頁顯示打孔數量和設備運行狀況。設置孔數後（確定孔距參數通過其他頁麵完成），通過控製櫃麵板按鈕啟動開始打孔。
圖10 設備參數
在參數設置界麵，用戶設置各軸的機械補償及時間參數；玻璃送出距離是當玻璃加工完畢後將玻璃送出的距離，玻璃送出後定位軸才可以再次定位，否則將造成玻璃的擠壓和破損。
圖11 孔參數設置1
圖12 孔參數設置2
孔距設定可根據每個打孔位置距離玻璃邊緣的距離來定位。對於孔的設置，因為玻璃逐漸送進並開始打孔，打孔玻璃不能後退，所以X坐標隻增大，不會減小： ；其中，  是第n+1個孔的X坐標，Xn是第n歌孔的X坐標。而對於X坐標設置不符合條件的，係統會報警並不能進行打孔。
7 調試說明
7.1 定位軸位置計算
定位軸位置計算如下：
其中， 為定位軸絕對定位脈衝數； 為基準脈衝數； 是機械偏移，定位有偏差時通過該參數修正； 孔則是X方向孔距離玻璃邊緣距離，對應孔的X尺寸；  為定位軸脈衝距離比單位 脈衝數/mm。
圖13 定位軸位置計算示意圖
7.2 Y軸位置計算
Y軸位置計算如下：
其中， 是定位軸絕對定位脈衝數； 是基準脈衝數； 是機械偏移，定位有偏差時通過該參數修正； 是Y方向，孔距離玻璃邊緣距離，對應孔的Y尺寸； 為定位軸脈衝距離比單位脈衝數/mm。
圖14 Y軸計算示意圖
7.3 孔位置循環比較確定
X坐標在400mm~1500mm範圍內依次增大設置；Y坐標0mm~1500mm範圍內任意設置；鑽孔數量是36。定位到某個孔的坐標並開始打孔，此時比較當前孔的X坐標與下一個孔X坐標是否相同。相同時，定位軸保持不動，Y軸重新定位後打孔；不同時，定位移動至下一定位位置；同時Y打孔結束後比較當前孔的X坐標與下一個孔X坐標是否相同，根據比較結果決定是否再次送料與是否繼續打孔，相同則Y軸定位後打孔；不同就送料到位，Y軸定位後打孔，兩個動作同時進行以提高效率。
圖15 孔位置循環設定
7.4 節拍控製
因為孔的位置不確定，就必須設計一個可以實時計算坐標位置，靈活跳轉在多個動作中；通過對設備工藝反複研究，確定兩個重要的控製節拍：
（1）定位軸定位，以上下盤壓緊時機為基準，計算打孔定位次數；
（2）Y軸定位，以打孔完畢時機為基準，計算Y軸定位次數。
圖16
E5=（定位次數-1）*2
通過指針的循環計算，靈活的對當前數據與下一筆數據進行比較。作為比較結果，在同一步進程序中，可以跳轉到多個對應的控製步中；以指針的方式，可以在規劃一個連續的數據區域後，完成一批動作設計。
8 結束語
本款全自動數控打孔機，具有三大特點。第一，重複的加工精度要求高（小於0.5mm）；第二，浮點數運算量大；第三，加工動作靈活，需要柔性的編程，需要適時靈活的滿足客戶的擴充需求。
來源於台達伺服驅動器的高精度和SV控製器強大的浮點數運算能力，很好地實現了玻璃打孔加工中孔距、孔數計算；利用E指zhi針zhen偏pian移yi，可ke以yi實shi現xian靈ling活huo擴kuo充chong孔kong數shu，相xiang鄰lin兩liang孔kong間jian依yi次ci比bi較jiao等deng功gong能neng，可ke以yi達da到dao靈ling活huo擴kuo充chong打da孔kong數shu量liang的de柔rou性xing程cheng序xu設she計ji要yao求qiu。借jie助zhu台tai達da控kong製zhi器qi靈ling活huo的de步bu進jin程cheng序xu設she計ji，可ke以yi處chu理li控kong製zhi動dong作zuo的de交jiao叉cha流liu程cheng，提ti高gao了le程cheng序xu設she計ji效xiao率lv。綜zong上shang所suo述shu，該gai設she備bei的de控kong製zhi精jing度du和he工gong藝yi要yao求qiu在zai行xing業ye內nei屬shu於yu較jiao高gao的de水shui平ping。
此外，對於客戶工藝的熟悉程度，決定了整個控製流程的質量；設備的機械結構，也直接影響設備的控製精度。當然，相比其他成熟的自動打孔設備，該設備也有不足之處，主要表現在：校準孔的位置采用485通訊讀取伺服位置方式速率及穩定性低，PLC的控製速度較數控低；但是相比數控係統，使用台達PLC可以保證電氣控製成本投入得到有效的控製。同時，台達小型PLC靈活的控製程序設計，大容量程序存儲，可以滿足用戶大量、複雜的程序設計，給用戶帶來靈活的設計體驗，體現了台達小型控製器強大的控製和運算處理能力，突顯了台達HMI產品、伺服產品、變頻器產品的易用性和實用性。
作者簡介：
付昭，出生1984年2月，畢業於燕山大學測控技術與儀器專業。現任中達電通股份有限公司上海機電業務處應用工程師，從事台達機電產品的售前、售中及售後的各項技術支持工作。
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