一、引言

上海玉菱鋁塑管包裝有限公司的1台鋁塑管切割機是1998年投產(chan) 運行的，其控製係統是通過PLC控製步進電機，這種控製模式已經落後，整個(ge) 係統存在以下缺點：

• 參數的調整和整個係統的調試難度大；
• 繼電器控製，故障率高，維護困難，嚴重製約著生產的穩定運行；
• 產品的廢品率高。

上海理工大學數控數顯實驗室受其委托，對其設備進行全數字化技術改造，以實現數控加工，提高勞動生產(chan) 率，降低產(chan) 品的廢品率。

二、係統概況

整個(ge) 係統的核心是全數字式交流伺服驅動器的輸入、輸出信號通過PLC與(yu) 觸摸屏的通信，完成對整個(ge) 係統的自動控製，實現鋁塑管的準確切割（切割誤差小於(yu) 0.2mm）。其係統框圖如圖1 所示。

圖1 係統框圖

三、係統設備配置

根據產(chan) 品生產(chan) 的要求，從(cong) 經濟性的角度出發，選擇控製係統的元器件：

1、伺服係統器件的選擇

選用鬆下大型MINAS V係列的全數字式交流伺服驅動器MDD203AIV（其主要性能指標：適配電機的額定功率為(wei) 2000W，電源電壓為(wei) 3相220V，編碼器類型為(wei) 2500P/R，與(yu) 驅動器配套使用的交流伺服電機為(wei) MDM202A1。

2、主控係統器件的選擇

選用鬆下FPO係列化產(chan) 品C16T（NPN 型，輸入與(yu) 輸出均為(wei) 8個(ge) 點）

3、人機交互界麵的選擇

選用我國台灣的HITECH人機觸摸屏（配有強大的功能軟件ADP3）。

四、控製係統設計

控製係統的核心器件是FPOC16T，其輸入信號包括：交流伺服驅動器的輸出信號（編碼器零位脈衝(chong) 輸出，報警輸出）、色標傳(chuan) 感器信號和變頻器報警信號。其輸出信號包括：交流伺服驅動器的輸入信號（脈衝(chong) 輸入信號，脈衝(chong) 方向輸入信號）、變頻器啟動信號及頻率設定選擇信號、高頻焊接信號。PLC的I/O（輸入與(yu) 輸出）信號分配如圖2所示。

圖2 PLC 輸入和輸出信號分配

可見，控製係統的核心任務是完成交流伺服驅動器信號的控製。

五、交流伺服驅動器主控回路設計

1、主回路

主回路中驅動器上的U,V,W 及E號端子與(yu) 伺服電機主回路航空插頭的A,B,C及D號端子必須按次序一一對應地連接，否則有可能使驅動器或伺服電機造成損害。交流伺服驅動器接線端子如圖3所示。

圖3 交流伺服驅動器接線端子

2、控製回路

(1) 聯接器CN I/F信號線（50 針）：作為(wei) 外部控製信號的輸入/輸出。其注意事項是：

• 用24V，d.c.的電源，作為控製信號的供電。
• 伺服驅動器與其它設備間的連線應盡量短（3m以內）。
• 控製線與電源線應盡量隔開（大於30cm），並且不要將它們捆在一起或放在同一接線槽內。
• 對於CN I/F 信號線應采用雙絞屏蔽線，並且將屏蔽線與驅動器的信號地（GND）連在一起。

(2) 聯接器CN SIG信號線（20 針）：作為(wei) 伺服電機編碼器的連接線。其注意事項是：

• 將屏蔽線同CN SIG的GND引腳相連，將電機屏蔽線同驅動器屏蔽線相連接。
• 電纜線最長的長度為20m，若太長，驅動器內保證編碼器正常工作的輸出電壓（5V）會有損失，從而使編碼器不能正常工作。此時應調節伺服驅動器在前麵板上的PG電位器，調節PG可使起始電壓在4.75--5.25V之間。
• 同電源線（R，S及T）相隔距離應盡量遠（大於30cm），並且避免捆在一起或接在同一接線槽內。

六、交流伺服驅動器用戶參數設置

鬆下大型MINAS V係列的全數字式交流伺服驅動器MDD203AIV有一係列的參數，通過這些參數的設置和調整，用戶可以改變係統的性能和功能。調試前應首先設置的參數有：

1、參數No.02：設置驅動器控製方式為(wei) “0”———位置（脈衝(chong) ）控製方式；

2、參數No.25：設置指令脈衝(chong) 分/ 倍頻分子為(wei) “10000”；

3、參數No.26：設置指令脈衝(chong) 分/ 倍頻分母為(wei) “1000”；

4、參數No.29：設置指令脈衝(chong) 輸入方式為(wei) “3”——— 選擇脈衝(chong) 串指令輸入及符號輸入。

注意：在位置控製方式時，通過對No.25及No.26參數的設置，可以很方便的與(yu) 各種頻率的指令脈衝(chong) 源相匹配，以達到用戶理想的控製分辨率（即：角度/脈衝(chong) ）。因二者的值差異過大會(hui) 造成控製精度下降，所以推薦設 置No.25/No.26（即：電子齒輪比）為(wei) ：1/50< 電子齒輪比<20。

在生產(chan) 線上安裝調試時，伺服電機在停止或運行狀態中會(hui) 發生振蕩和噪聲，即不能在負載條件下獲得最合適的響應和穩定性，此時需要進行基本增益調整。在位置控製方式時，在工作現場進行基本增益調整的用戶參數有：

1、設置參數No.03的值至較大值而不至於(yu) 發生振蕩為(wei) 止；

2、設置速度環積分時間常數參數No.04 較小值，其值越小，位置偏差值相減越快；

3、設置位置環增益參數No.20 較大而不發生振蕩為(wei) 止；

4、設置參數No.21，將速度前饋係數設置為(wei) 最小（0%）。

增益調整時應注意的事項：

1、增益的最優(you) 值依負載而定，若負載變化，則需要重新調整。

2、若位置環增益過大，機械剛性較高，有可能導致振蕩。

3、若采用驅動器的速度環而外加位置環單元，伺服係統的位置環增益會(hui) 由於(yu) 速度指令輸入增益參數的改變而改變。

4、若增益設置值過大，會(hui) 引起振蕩，這時應減小設置值從(cong) 而停止振蕩。若不能停止振蕩，則關(guan) 掉電源和伺服係統信號，然後再開啟電源將增益恢複到較小的值。

七、結束語

本自動控製係統經過合適的選型，認真的硬件配置及完善的程序設計，完全滿足鋁塑管準確切割的要求，該係統自2000年5月投入運行至今，一直運轉良好，得到了用戶的好評。