鳴志 MCX 運(yùn)動(dòng)控制器 在拉絲機(jī)上的應(yīng)用介紹
1設(shè)備簡(jiǎn)單介紹
拉絲機(jī)俗稱拔絲機(jī)，是拉拔金屬絲的機(jī)械設(shè)備，可以將粗線原料變徑成細(xì)絲并纏繞成卷，供下一道加工工序使用。該設(shè)備廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、五金加工、石油化工、電線電纜等行業(yè)，如圖1所示。
2拉絲機(jī)控制原理介紹
拉絲機(jī)設(shè)備可大體分為收排線、拉絲、放線、張力與角度反饋四部分。這其中拉絲是拉絲機(jī)最重要的環(huán)節(jié)，金屬絲通過電子齒輪的引導(dǎo)再經(jīng)過模具逐步拉伸。而針對(duì)每一道拉絲工序都需要一臺(tái)電機(jī)帶動(dòng)，其控制過程也最為復(fù)雜。下面從三個(gè)方面介紹一下具體工作原理，如圖2所示。
（1）從機(jī)械角度來分析，是粗線徑的絲線經(jīng)過一個(gè)小于它線徑的孔洞，被模具擠壓成更細(xì)的絲線。速度與線材直徑的關(guān)系表達(dá)公式：
VK-1·DK-12·=VK·DK2
根據(jù)這個(gè)公式可得各個(gè)模具前后線徑與線速度的理論關(guān)系。
（2）從電氣控制的角度來看，每一道次模具前后電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以用電子齒輪關(guān)聯(lián)，在規(guī)定一個(gè)拉絲速度的前提下就可以根據(jù)各級(jí)模具和進(jìn)線直徑得來的電子齒輪比例計(jì)算各級(jí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，如此得到一個(gè)以電子齒輪為核心的基本控制框架。
（3）在實(shí)際工作過程中，由于各種誤差的存在，計(jì)算出來的理論速度并不一定適合，我們添加一個(gè)反饋機(jī)制-張力桿，控制系統(tǒng)快速獲取張力桿角度，使用增量式PID修正算法，計(jì)算出合適的修正值附加在理論值上，修正電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使得張力桿始終保持在水平位置，從而令到各級(jí)拉絲速度平穩(wěn)、少波動(dòng)、不斷線。
3拉絲機(jī)控制方案
本案例控制系統(tǒng)采用鳴志（MOONS’）開發(fā)的Extreme系列高性能運(yùn)動(dòng)控制器，該運(yùn)動(dòng)控制器能勝任多種高速、高精度的運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用場(chǎng)合，集運(yùn)動(dòng)控制、邏輯控制、網(wǎng)絡(luò)通信等功能于一體，是自動(dòng)化解決方案的強(qiáng)大核心。在該方案中，重點(diǎn)針對(duì)拉絲機(jī)生產(chǎn)工藝中的兩大應(yīng)用難點(diǎn)提出了技術(shù)解決方案，并且在實(shí)際使用中獲得了良好的效果，如圖3所示。
? 難點(diǎn)1：多級(jí)電子齒輪耦合，且工藝多變
解決方案：控制器程序采用數(shù)組來表示多個(gè)軸及多個(gè)軸的對(duì)應(yīng)參數(shù)，采用單主軸耦合模式，根據(jù)工藝選擇，動(dòng)態(tài)計(jì)算對(duì)應(yīng)的電子齒輪耦合比例關(guān)系。實(shí)踐檢驗(yàn)，簡(jiǎn)化后的控制方式簡(jiǎn)單可靠好用。
?難點(diǎn)2：機(jī)械加工等其他因素造成理論計(jì)算的電子齒輪比和實(shí)際會(huì)有偏差
解決方案：設(shè)備上增加張力角度傳感器反饋前后拉絲的實(shí)際平穩(wěn)度，通過PID調(diào)節(jié)，動(dòng)態(tài)調(diào)整電子齒輪比，有效消除機(jī)械加工和其他因素造成的電子齒輪比偏差問題。實(shí)踐檢驗(yàn)，經(jīng)PID調(diào)整過的電子齒輪比能滿足拉絲機(jī)的控制要求。
4鳴志控制方案優(yōu)勢(shì)
（1）整套采用鳴志MOONS'的系列產(chǎn)品——運(yùn)動(dòng)控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)，一站式服務(wù)，縮短開發(fā)周期。
（3）工藝庫——獨(dú)有拉絲工藝庫，使用簡(jiǎn)單，控制精準(zhǔn)，能夠有效縮短編程調(diào)試時(shí)間。
（4）通訊方式——控制系統(tǒng)通訊方式多樣，滿足項(xiàng)目的多種通訊方式需求。
5總結(jié)
拉絲機(jī)整個(gè)系統(tǒng)對(duì)于速度控制要求比較嚴(yán)格，以及控制系統(tǒng)的精度和每個(gè)電機(jī)之間的協(xié)調(diào)性要求較高。整套方案提供一站式服務(wù)，采用鳴志（MOONS'）MCX運(yùn)動(dòng)控制器和M3伺服系統(tǒng)進(jìn)行控制，能實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù)，減少傳輸延誤，使得拉絲成品絲線均勻度提升，并可有效提升生產(chǎn)效率。
