Gamybos transformacijos ir modernizavimo bangoje lankstymo staklės kaip pagrindinė lakštinio metalo apdirbimo įranga, jos automatizavimo lygis tiesiogiai veikia gamybos efektyvumą ir gaminių kokybę. Tradicinė įranga remiasi mechaniniu kumšteliu arba paprastu PLC valdymu, kuris turi mažo padėties nustatymo tikslumo, lėto reakcijos greičio ir sudėtingo derinimo problemų. Integruojant didelio našumo PLC ir kelių-ašių servo valdymo sistemas, galima tiksliai valdyti įrangos judėjimo trajektoriją, dinamiškai reguliuoti proceso parametrus ir rinkti gamybos duomenis realiu-laiku, o tai padeda pažangios gamybos pagrindus.
I. Sistemos architektūros projektavimas: daugiasluoksnis aparatinės įrangos valdymas-programinės įrangos sinergija
1.1. Trijų-pakopų architektūros bendradarbiavimo logika
Priimama trijų{0}}kraštinio skaičiavimo mazgo + PLC + servo tvarkyklės sluoksnių struktūra, o kiekvieno sluoksnio darbo pasidalijimas yra aiškus:
Krašto sluoksnis: pramoninio kompiuterio arba išmaniojo šliuzo, skirto Python/C + -sukurtiems išankstinio apdorojimo algoritmams filtruoti jutiklio duomenis, išskirti funkcijas ir aptikti anomalijas, įdiegimas. Pavyzdžiui, slankiojo vidurkio filtro algoritmas gali būti naudojamas norint pašalinti temperatūros jutiklių keliamus triukšmo trukdžius, arba slenksčiu pagrįstas metodas gali nustatyti, ar alyvos slėgis viršija saugią ribą.
Valdymo sluoksnis: PLC veikia kaip pagrindinis valdiklis, atliekantis loginį valdymą ir judesio planavimą. Pavyzdžiui, „Siemens S7{2}}1200“ turi judesio valdymo modulį, kuris vienu metu valdo šešias servo ašis ir palaiko PROFINET magistralės ryšį mikrosekundžių lygio sinchroniniam valdymui.
Vykdymo sluoksnis: servo tvarkyklė gauna PLC komandą ir varo variklį, kad užbaigtų tikslų judėjimą. Pavyzdžiui, tam tikros prekės ženklo servosistema su 23 bitų kodavimo skiriamąja geba, kartu su nukreipimo kompensavimo algoritmais, gali apriboti padėties nustatymo klaidas iki ±0,01 mmWave.
1.2 Pagrindiniai aparatinės įrangos pasirinkimo rodikliai
PLC našumas: palaiko didelio-greičio skaičiavimą (didesnis arba lygus 200 kHz), impulsų išvestį (didesnis arba lygus 1MHz) ir slankiojo-kaško aritmetiką, kad atitiktų sudėtingus judesio valdymo reikalavimus.
Servo sistema: pasirinkite tvarkykles, palaikančias visiškai uždaro{0}}ciklo valdymą su didelės-raiškos koduotuvu (didesnis arba lygus 17 bitų), kad būtų kompensuojamos mechaninės perdavimo klaidos.
Ryšio sąsaja: pirmenybė teikiama{0}}realaus laiko Ethernet protokolams, pvz., PROFINET ir EtherCAT, pirmenybė teikiama kelių-ašių sinchronizavimo valdymui ir mažos delsos duomenų perdavimui.
ii. Servo sistemos integravimas: nuo kabelių iki parametrų optimizavimo
2.1 Aparatinės įrangos ryšio specifikacijos
Sulankstomos mašinos atveju, norint integruoti servo sistemą, reikia atlikti šiuos veiksmus:
Maitinimo laidai: prijunkite servo tvarkyklės U/V/W gnybtus prie variklio, kad užtikrintumėte teisingą fazių seką ir išvengtumėte atvirkštinio sukimosi.
Encoder grįžtamasis ryšys: variklio kodavimo įrenginys yra prijungtas prie vairuotojo diferencialinio signalo linija, įžeminant ekranavimo galą, kad būtų slopinami trukdžiai.
Valdymo signalas: PLC pavarai išveda impulsus (Y0) ir krypties signalus (Y1), jungiantį įjungtą signalą (SON) ir aliarmo atstatymo signalą (RES).
Saugus įžeminimas: Visa įranga turi būti ant to paties įžeminimo, maitinimo ir signalo linijos turi būti tiesiamos atskirai ir laikomos didesniu nei 30 cm atstumu vienas nuo kito, kad būtų išvengta sujungimo trukdžių.
2.2 Parametrų konfigūravimo pagrindai
Servo sistemos veikimas priklauso nuo parametrų optimizavimo. Pagrindiniai parametrai apima:
Elektroninis pavaros santykis: apskaičiuojamas pagal mechaninio perdavimo santykį. Pavyzdžiui, jei variklis sukasi pilnu ratu, atitinkančiu 10 mm volelio judesį, o kodavimo įtaiso skiriamoji geba yra 4000 impulsų vienam apsisukimui, elektronų perdavimo santykis nustatomas į 1:4 (molekulė 1, vardiklis 4), kad kas 4000 PLC siunčiamų impulsų ritinys pasislinktų 10 mm.
Stiprinimo reguliavimas: optimizuokite padėties kilpą (P23) ir greičio kilpą (P24) naudodami automatinį reguliavimą. Sistemoms, kurių apkrovos inercijos santykis yra 5:1, po automatinio derinimo padėties kilpos stiprinimas gali būti nustatytas į 50 Hz, o greičio kontūro stiprinimas - iki 200 Hz, kad būtų pašalintas mechaninis rezonansas.
Filtro parametrai: nustatykite greičio pirmyn (P15) ir pagreičio pirmyn (P16) koeficientus, kad kompensuotų mechaninę inerciją. Pavyzdžiui, nustačius P15 į 0,8, sekimo klaidos sumažėja 80%.
III. PLC programos kūrimas: integravimo kopėčių diagramos ir išplėstinės instrukcijos
3.1 Pagrindinė valdymo logika
Padėties nustatymo režimu PLC programos turi atlikti šias funkcijas:
Servo įjungtas: valdykite vairuotojo SON signalą per išvesties tašką Y2. Programų pavyzdžiai:
Padėties nustatymo valdymas: santykiniam padėties nustatymui naudokite DRVI instrukciją. Programos pavyzdys
Būsenos stebėjimas: Nuskaitykite vairuotojo pavojaus signalą (X1) ir padėties nustatymo užbaigimo vėliavėlę (M8029). Programos pavyzdys:
3.2 Išplėstinių funkcijų įgyvendinimas
Kelių-ašių sinchronizavimas: suklio ir veleno sinchronizavimas pasiekiamas per PROFINET magistralę, o velenas siunčia sinchronizuotus signalus iš veleno į veleną, sekdamas judėjimą nuo veleno iki pavaros santykio. Pavyzdžiui, nustačius elektroninių krumpliaračių santykį ant veleno (X-ašis) ir nuo veleno (Y ašis) iki 1:1, galima pasiekti 45 laipsnių kraštų užlenkimą.
Dinaminis proceso parametrų reguliavimas: PLC apskaičiuoja servo greitį ir pagreitį pagal iš anksto nustatytus algoritmus, jutikliniame ekrane įvesdamas medžiagos storį ir ritinėlio slėgį. Pavyzdžiui, kiekvieną kartą padidinus medžiagos storį 1 mm, servo greitis sumažėja 10%.
Gedimų diagnostika ir atkūrimas: įrašykite servo aliarmo kodus (pvz., perkrovą ir viršslėgį), parodykite gedimo priežastį per HMI ir pateikite vieno-mygtuko atstatymo funkciją.
IV. ĮVADAS Derinimas ir optimizavimas: nuo vieno veiksmo iki viso proceso patvirtinimo
4.1 Aparatūros derinimo veiksmai
Patikrinimo pradžia: įsitikinkite, kad vairuotojas neturi pavojaus signalo (ekranas „00“), dega PLC RUN lemputė ir variklis neskleidžia neįprasto triukšmo.
Judėjimo testas: priverskite PLC išvesti impulsus (pvz., PLSY K1000 K100 Y0), kad pamatytumėte, ar variklis sukasi norima kryptimi ir greičiu.
Kodavimo įrenginio grįžtamojo ryšio patikrinimas: tvarkyklės patvirtinimas, kad faktinė vieta atitiktų PLC išsiųstų impulsų skaičių su klaida Mažiau arba lygi 0,1 % arba Mažiau.
4.2 Programinės įrangos derinimo būdai
Vieno-veiksmo veiksmas: suaktyvinkite padėties nustatymo instrukcijas PLC stebėjimo režimu, stebėkite impulsų išvestį, D8140 pokytį (dabartinis impulsų skaičius) ir ar nustatyta M8029 (užbaigimo vėliavėlė).
Kintamasis stebėjimas: servo sistemos parametrų, pvz., faktinio greičio (r0021), sukimo momento (r0031) stebėjimas realiuoju laiku{0}} ir stiprinimo parametrų reguliavimas, kad būtų išvengta perkrovos.
Derinimas internete: atlieka kelių{0}}segmentų padėties nustatymo programas, kad išmatuotų volelio judėjimo atstumą su rinkimo indikatoriumi ir palygintų jį su skaičiavimu, pagrįstu komandų impulsais. Tikslumas turi būti mažesnis arba lygus 0,02 mm.
V. Taikymo atvejis: automobilių komponentų gamybos linijos praktikos atnaujinimas
Įmonės lankstymo mašina iš pradžių naudojo mechaninį kumštelio valdymą, todėl susidūrė su šiomis problemomis:
Keičiant gaminį reikia rankiniu būdu reguliuoti kumštelį, kiekvienas keitimas trunka 2 valandas.
Krašto kampo paklaida ± 0,5??, o produkto kvalifikavimo koeficientas tik 85%.
Nepavyko surinkti{0}}gamybos duomenų realiuoju laiku, o įrangos naudojimo statistika buvo pagrįsta rankiniais metodais.
Integruojant PLC ir servo sistemas buvo pasiekti šie patobulinimai:
Lanksti gamyba: produkto parametrus galima įvesti per HMI, PLC automatiškai apskaičiuoja servo trajektoriją, perjungimo laikas sumažinamas iki 5 minučių.
Tikslumo pagerėjimas: Apvado kampo paklaida sumažėjo iki ±0,1 laipsnio, o praėjimo dažnis padidėjo iki 99,2%.
Duomenų pavaros veikimas: renkami servo srovės, temperatūros ir kiti duomenys, o įrangos gedimo prognozė realizuota briaunų skaičiavimu, o tai sumažina priežiūros išlaidas 30%.
VI. ĮVADAS Ateities perspektyvos: dirbtinis intelektas ir skaitmeniniai dvyniai susilieja giliai
Sukūrus pramonę 4.0, PLC ir servo sistemų integravimas leis išmaniai plėtoti:
AI-Optimizuotas valdymas: mašininio mokymosi algoritmai gali analizuoti istorinius duomenis ir automatiškai koreguoti servo stiprinimo parametrus pagal skirtingas medžiagos charakteristikas.
Skaitmeniniai dvyniai: galima konstruoti virtualius įrenginių modelius, derinti programas virtualioje aplinkoje ir sumažinti prastovos laiką.
5G + Edge Computing: išnaudoja 5G mažą delsą nuotoliniam stebėjimui ir bendrai gamybai, kad būtų palaikomas kryžminis-gamyklos išteklių planavimas.
Lankstymo mašinos automatikos atnaujinimas yra ne tik techninės įrangos atnaujinimas, bet ir valdymo koncepcijų revoliucija. Giliai suliejus PLC ir servo sistemas, įmonės gali užtikrinti gamybos proceso skaidrumą, lankstumą ir išmanumą, o tai yra pagrindinė parama pereinant prie išmaniosios gamybos.
