摘  要：本文主要介紹臺(tái)達(dá)DVP20PM系列PLC在汽車(chē)密封條高速生產(chǎn)線中的應(yīng)用，詳細(xì)介紹了臺(tái)達(dá)PM系列PLC、A2系列交流伺服系統(tǒng)及DOP系列觸摸屏在本系統(tǒng)的控制方式及作用；PM系列PLC通過(guò)內(nèi)置凸輪功能實(shí)現(xiàn)密封條線上高速打孔，速度穩(wěn)定、響應(yīng)高，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也提高了生產(chǎn)效率，大大提高了工廠的產(chǎn)能。
關(guān)鍵詞：PLC      20PM       A2交流伺服      觸摸屏
Abstract: This paper mainly introduces the application of delta DVP20PM series PLC in the high-speed production lines in the automotive sealing, details of the delta PM series PLC, A2 series AC servo system and DOP series of touch screen on the control mode of the system and function; PM series of PLC sealing strip line high speed punching through the built-in cam function, stability, high response speed reduces the labor intensity, but also improves the production efficiency, greatly improving the capacity of the factory.
Key words: PLC     20PM      A2 AC servo     Touch screen
1引言
      汽車(chē)密封條是汽車(chē)的重要零部件之一，廣泛用于車(chē)門(mén)、窗等部位，具有隔音、防塵、防滲水和減震的功能，保持和維護(hù)車(chē)內(nèi)小環(huán)境，從而起著對(duì)車(chē)內(nèi)乘員、機(jī)電裝置和附屬物品的重要保護(hù)作用。隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，密封條的美觀、環(huán)保、舒適功能的重要性日益凸現(xiàn)。汽車(chē)密封條生產(chǎn)線的最后一個(gè)環(huán)節(jié)便是定型、切割、打孔；
傳統(tǒng)的方式由行程開(kāi)關(guān)根據(jù)要求長(zhǎng)度控制后，進(jìn)行自動(dòng)切割，并延時(shí)推下，實(shí)行流水生產(chǎn)，切割機(jī)以定長(zhǎng)開(kāi)關(guān)信號(hào)為指令，完成切割全過(guò)程，待密封條切割完畢后再裝到打孔機(jī)上手動(dòng)打孔，這種方式導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下，自動(dòng)化程度不高。
      本系統(tǒng)采用臺(tái)達(dá)20PM系列PLC控制，打孔機(jī)安裝在密封條生產(chǎn)線的末端，打孔、切割順序完成，20PM的內(nèi)置凸輪功能保證了打孔過(guò)程中與風(fēng)鉆與密封條保持同步，A2伺服的快速響應(yīng)性提高了系統(tǒng)運(yùn)行的速度及性能。本文著重闡述了檢測(cè)、跟隨打孔自動(dòng)控制。
2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
      汽車(chē)密封條的在線鉆孔一直是密封條生產(chǎn)過(guò)程中問(wèn)題較多的環(huán)節(jié)，目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較多的方法有停頓后鉆孔，偏心擺輪鉆孔或曲軸凸輪機(jī)構(gòu)鉆孔，這些方法各有特點(diǎn)，但是都有一些共同的缺點(diǎn)。
(1)鉆孔間距的設(shè)定需要采用手工調(diào)節(jié)或者更換機(jī)械部件，非常不方便。
(2)由于采用了曲軸和機(jī)械凸輪等機(jī)構(gòu)，設(shè)備的運(yùn)動(dòng)磨損大，工作可靠性差，打出來(lái)孔的外觀性較差。
      為了避免上述問(wèn)題的出現(xiàn)，本系統(tǒng)采用了跟隨密封條生產(chǎn)線在線打孔的方法，即打孔機(jī)的時(shí)候?qū)崟r(shí)跟隨生產(chǎn)線的速度并實(shí)現(xiàn)可設(shè)定定長(zhǎng)打孔。本系統(tǒng)使用一個(gè)增量型選擇編碼器安裝于密封條生產(chǎn)線的末端，用來(lái)采集密封條的線速度和計(jì)算來(lái)料長(zhǎng)度；同時(shí)PLC將編碼器的數(shù)據(jù)調(diào)入內(nèi)部的凸輪曲線中，控制從軸即打孔軸完成在線打孔功能。系統(tǒng)控制圖如下。

系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)：

 
觸摸屏：臺(tái)達(dá)DOPB07S410；
PLC：臺(tái)達(dá)DVP20PM00D；
牽引伺服：臺(tái)達(dá)ASDA0721-AB；
打孔伺服：臺(tái)達(dá)ASDA21021-L；
旋轉(zhuǎn)編碼器：5V 差動(dòng)信號(hào) 2500ppr；
      臺(tái)達(dá)20PM系列PLC內(nèi)置電子凸輪功能用來(lái)替代機(jī)械凸輪，相對(duì)于機(jī)械凸輪，其優(yōu)勢(shì)在于PLC的凸輪功能性能穩(wěn)定，可以隨時(shí)對(duì)凸輪曲線進(jìn)行在線修正，也可以多個(gè)凸輪曲線分別調(diào)用，大大降低了設(shè)備制造難度。
      臺(tái)達(dá)DVP-20PM00D是一款具有運(yùn)動(dòng)控制專(zhuān)用功能的可編程控制器。20PM具有2路500KHz的輸入與輸出，在電子凸輪功能中定義X軸為從軸，編碼器輸入軸為主軸，當(dāng)定義好CAM Table后，從軸依據(jù)定義的曲線跟隨主軸運(yùn)動(dòng)。利用獨(dú)立CPU處理運(yùn)動(dòng)控制算法，可以很好地實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)軌跡控制、邏輯動(dòng)作控制，直線/圓弧插補(bǔ)控制等，本系統(tǒng)正是利用了20PM運(yùn)動(dòng)控制器的電子凸輪功能很好的解決了復(fù)雜高精度在線打孔的問(wèn)題。
      A2伺服為臺(tái)達(dá)公司推出的新型高精度網(wǎng)絡(luò)型交流伺服驅(qū)動(dòng)器，是實(shí)現(xiàn)高速高精度自動(dòng)化控制的首選伺服，特點(diǎn)如下：
(1)高分辨率編碼器規(guī)格：提供20bit增量型編碼器；符合需要精細(xì)定位控制的機(jī)械設(shè)備的需求。此外，A2伺服也另外支持絕對(duì)型編碼器，滿足客戶(hù)機(jī)臺(tái)斷電時(shí)可記憶現(xiàn)在位置，在位置控制上提供更廣泛的使用場(chǎng)合。
(2)網(wǎng)絡(luò)型控制架構(gòu)：針對(duì)目前全球工控界對(duì)于高速網(wǎng)絡(luò)的控制需求，ASDA-A2除了能夠提供標(biāo)準(zhǔn)Modbus的通訊規(guī)格，還支持CANopen(1M bps)，可以達(dá)到多軸幷聯(lián)高速控制。
(3)強(qiáng)大的內(nèi)部位置模式：A2提升標(biāo)準(zhǔn)ASDA-A系列的內(nèi)部位置模式功能，提供位置控制編輯器；內(nèi)部位置緩存器由原先8點(diǎn)增加到64點(diǎn)，數(shù)字輸入點(diǎn)數(shù)(DI)增加到14點(diǎn)，位置控制方式由簡(jiǎn)易的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)移動(dòng)模式，晉升到可以由參數(shù)設(shè)定在兩點(diǎn)間進(jìn)行速度變換，甚至不同位置點(diǎn)的跳躍設(shè)定。大大滿足了客戶(hù)對(duì)于伺服驅(qū)動(dòng)器的功能需求。
      在本系統(tǒng)中，20PM提供一個(gè)RS232通訊口與上位觸摸屏進(jìn)行通訊，操作人員可以快捷地對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行查詢(xún)和修正；同時(shí)20PM的另一個(gè)RS485通訊口連接牽引伺服和打孔伺服，20PM通過(guò)便利的Modbus指令將所需數(shù)據(jù)及時(shí)地發(fā)送至兩臺(tái)伺服驅(qū)動(dòng)器。
      高速在線打孔是典型的電子凸輪的應(yīng)用，要求在同步區(qū)類(lèi)從動(dòng)軸的線速度一定要等于主軸軸的線速度，這樣才能夠保證打出來(lái)的孔不會(huì)出現(xiàn)變形、開(kāi)裂或不能打透等問(wèn)題。此處利用PM內(nèi)建的電子凸輪功能完成此工藝的實(shí)現(xiàn)，通過(guò)主軸編碼器作為命令來(lái)源控制從軸A2伺服，在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，從軸A2伺服開(kāi)始尋找固定原點(diǎn)做為初始位置，完畢后啟動(dòng)從動(dòng)軸的電子凸輪；通過(guò)觸摸屏對(duì)打孔的孔距等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)：
(1)20PM程序設(shè)置
使用臺(tái)達(dá)PM編輯軟件PMSoft 2.08，在O100程序中對(duì)PM的輸入輸出參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，如圖4所示。

圖4

首先需要先創(chuàng)建兩個(gè)解析度300點(diǎn)的Cam曲線。

 

 
然后通過(guò)20PM的內(nèi)置功能塊設(shè)定，設(shè)定主軸來(lái)源、從軸參數(shù)及打孔長(zhǎng)度等參數(shù)，此參數(shù)可以在觸摸屏上進(jìn)行修改。

20PM的內(nèi)置功能塊為PLC編程人員提供了極大的方便，我們可以直接調(diào)用，摒棄了傳統(tǒng)的使用指令的方式，降低了調(diào)試的復(fù)雜程度。

觸摸屏程序設(shè)計(jì)：
本系統(tǒng)采用的為臺(tái)達(dá)B系列觸摸屏，優(yōu)良的性能保證了觸摸屏與PLC的數(shù)據(jù)交換。

 
按照系統(tǒng)要求設(shè)定觸摸屏的通訊端口的各個(gè)參數(shù)。

 

打孔參數(shù)設(shè)定畫(huà)面圖下圖所示，HMI上可以查詢(xún)到當(dāng)前產(chǎn)量、累計(jì)產(chǎn)量，同時(shí)可以設(shè)定打孔距，同時(shí)對(duì)孔距及從軸補(bǔ)償設(shè)定，修正由于機(jī)械、安裝等造成的誤差。

 
從軸伺服控制系統(tǒng)設(shè)定：
(1)軟件版本ASDA_Soft V4.00，第一步使用USB連接線將計(jì)算機(jī)與伺服控制器相連，進(jìn)行通訊設(shè)定，選擇On-Line，本設(shè)備使用的A2系列伺服，偵測(cè)完畢后確定進(jìn)入系統(tǒng)。

 
(2)伺服工作模式為Pt模式，需要在參數(shù)編輯器中設(shè)定伺服的工作模式、電子齒輪比等參數(shù)。

 
(3)運(yùn)行監(jiān)控
通過(guò)PC軟件監(jiān)控馬達(dá)的速度線，可以看出從動(dòng)軸與主動(dòng)軸的追隨特性非常的好，重復(fù)定位精度達(dá)到±0.5mm。

3總結(jié)
      經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)驗(yàn)證，本系統(tǒng)打孔的重復(fù)精度達(dá)到±0.5mm，設(shè)備維護(hù)方便，深受用戶(hù)的歡迎，已經(jīng)完全取代了現(xiàn)在客戶(hù)使用的手動(dòng)離線打孔設(shè)備。
      使用電子凸輪取代傳統(tǒng)的機(jī)械凸輪設(shè)計(jì)的汽車(chē)密封條在線旋轉(zhuǎn)打孔系統(tǒng)憑借優(yōu)良的性能、方便的操作，節(jié)省了人力物力，同時(shí)又提高了生產(chǎn)效率；由于20PM及A2伺服的可靠性高，系統(tǒng)性能穩(wěn)定，定位精度較高，控制系統(tǒng)智能、方便、快捷，深受客戶(hù)的好評(píng)。