PLC教程运动控制PPT.ppt.ppt

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目录,运动控制概述,

（1）、什么是运动控制,

（2）、运动控制基本功能,运动控制案例,通常，一个运动控制系统的功能包括：

速度控制和点位控制（点到点）。

有很多方法可以计算出一个运动轨迹，它们通常基于一个运动的速度曲线如三角速度曲线，梯形速度曲线或者S型速度曲线。

如电子齿轮（或电子凸轮）。

也就是从动轴的位置在机械上跟随一个主动轴的位置变化。

一个简单的例子是，一个系统包含两个转盘，它们按照一个给定的相对角度关系转动。

电子凸轮较之电子齿轮更复杂一些，它使得主动轴和从动轴之间的随动关系曲线是一个函数。

这个曲线可以是非线性的，但必须是一个函数关系。

运动控制案例,针对生产机械行业领域，信捷公司的研发与应用部门不断地进行深入研究，开发出了许多先进而成熟的解决方案，并通过遍布全球的应用中心与技术团队进行推广。

1.1、设备概况,案例一：

前缘送纸,瓦楞纸印刷模切机是一种高效的瓦楞纸处理备，可以在一条生产线上实现纸板的多色套印、模切压痕等工序，主要包括前缘送纸单元、印刷单元和模切单元。

在正常运转时，前缘送纸单元的辊筒做循环加减速运动，印刷单元和模切单元的辊筒做匀速运动。

目前，我国瓦楞纸包装设备行业形成了六大生产基地：

珠三角、长三角、湖北京山、河北东光、胶东和中原地区。

1.2、印刷模切机整体图,案例一：

前缘送纸,1.3、前缘送纸工艺,案例一：

前缘送纸,前缘送纸就是以纸板前边缘为基准，在送纸胶轮的周期性加速、同步和减速作用下，通过格栅配合将纸板有时间性的抬起和落下，将堆叠好的纸板连续或者间隔的单张送入印刷单元。

在瓦楞纸箱的加工制造中，如果送纸发生偏差，会产生如印刷套印不准、模切位置偏移、压线偏斜等问题，所以送纸工艺显得十分重要。

1.4、前缘送纸工艺图,案例一：

前缘送纸,1.5、系统开发起源,案例一：

前缘送纸,对于瓦楞纸开槽印刷机而言，前缘送纸机构的送纸精度对印刷质量而言至关重要；传统的送纸机构均采用高精度机械凸轮机构进行送纸的控制，这套机械凸轮上万美元，并且需要经常维护，由于磨损导致精度的降低，当印刷不同长度的产品时，机械需要反复调教，耗费时间；河北东光是中国北方纸箱包装机械基地，在当地前缘送纸的控制是个难点，为增加信捷在当地的品牌影响力，我们决定用信捷XD系列控制器的内置电子凸轮功能，改造原先的机械凸轮。

信捷的电子凸轮功能在瓦楞纸横切，印刷套色，冷弯型钢追剪等领域都有成功的应用背景，这使得我们有信心去探讨在送纸机构上采用信捷产品实现高精度送纸的可能。

1.6、电子凸轮代替机械凸轮,案例一：

前缘送纸,伺服轴（送纸辊）跟随主轴（主轴信号由连接在接纸棍上的编码器提供）做电子凸轮运动完成送纸。

要求每分钟送纸速度最高250张/min，送纸精度要求在整个速度范围内的0.5mm；每次送纸辊伺服轴都会在编码器一圈的固定相位中作一次加速，同步，减速的凸轮运动；以长度1200mm为例，送纸速度达到250张/min，一秒要进行4.17次凸轮运动；采用的XD3控制器，具备很快的数据处理和运动状态触发能力，现场运行扫描周期0.1ms，确保了控制的高精度。

在接纸棍编码器旋转到设定相位时，抬刀放下，瓦楞纸与送纸辊充分接触，然后启动送纸辊电机，在加速距离范围内从0速加速到接纸棍的线速度，进入同步传送，当接纸棍编码器转到相应相位时，抬板抬起，瓦楞纸与送纸辊充分脱离，触发送纸辊减速（在规定的相位里减速至0速）然后等待下一次的送纸时机。

控制时序图,1.7、送纸过程时序控制,案例一：

前缘送纸,

（1）等待区

（2）加速区（3）同步区（4）减速区（5）等待区相位总和为360度,控制时序图,1.8、系统位移曲线图,案例一：

前缘送纸,1.9、硬件连接图,案例一：

前缘送纸,1.1.1、项目中应用的信捷产品,案例一：

前缘送纸,1.1.2、性能优点,送纸速度快送纸速度快。

实际效果可达150米/分钟。

3,无累积误差光电反馈确保系统不存在累积误差。

4,操作便捷报警显示直观，参数修改、数据监控操作便捷。

5,一体化程度高整个系统均由信捷公司自主开发研制，兼容性高。

6,案例一：

前缘送纸,1.1.3、现场调试与调试精度,在同一速度下，送纸的精度0.5mm,案例一：

前缘送纸,1.1.4、前缘送纸视频,案例一：

前缘送纸,2.1、项目概述,案例二：

轮切、飞剪方案,飞剪机是在轧件运动中对轧件实施剪切工艺的一种设备，是连续式轧钢生产线上不可缺少的、非常关键的设备之一。

随着轧钢工艺发展及钢厂产能扩张的改造需要，对轧钢设备提出了更高的要求，主要体现在大轧制断面和高轧制速度两方面。

飞剪常用于轧钢，造纸等生产线上。

横向剪切运行中的轧件的剪切机叫做飞剪，是一种能快速切断铁板、钢管、纸卷的加工设备，是冶金轧钢行业、高速线材及螺纹钢定尺剪断机，是现代轧制棒材剪断中的产品，具有耗电少、投资成本低的特点。

2.2、控制方案,案例二：

轮切、飞剪方案,方案采用信捷运动控制专用CAM系列PLC,内部高速处理电子凸轮数据，通过信捷TG系列触摸屏设定飞剪参数，PLC自动计算凸轮位置，通过高速脉冲给定信捷DS3-PQA系列伺服位置信号，完成剪裁时同步控制，同步后平滑过渡并循环执行。

2.3、项目中应用的信捷产品,案例二：

轮切、飞剪方案,2.4、硬件连接图,案例二：

轮切、飞剪方案,2.5、性能优点,案例二：

轮切、飞剪方案,案例二：

轮切、飞剪方案,2.6、轮切、飞剪视频,3.1、项目概述,案例三：

立式包装机方案,立式包装机是一种立式三面封口，能自动完成制袋、填充、封口、切断、成品等工序的包装设备。

广泛应用在食品、日用化工、医药等行业自动化生产线的流水包装上。

通常用于包装颗粒、粉末、瓜子、筷子等产品。

传统立式包装机通过“L型”热封夹具完成横封，并且热封过程送膜停止等待横封完成封口，整机包装效率低下。

信捷全新开发的立式包装机系统连续剪切，切刀横封分离，使得包装效率高、包装成型好。

3.2、控制方案,本机采用信捷CAM运动控制专用系列PLC,内置电子凸轮控制切刀横封实现过程变速和同步，具有较快的处理速度。

伺服驱动器采用信捷DS3-PQA系列，用脉冲位置控制模式，快速响应由PLC发送的过来的脉冲。

触摸屏采用信捷TG系列，所有的参数都能轻松更改。

案例三：

立式包装机方案,3.3、项目中应用的信捷产品,案例三：

立式包装机方案,3.4、硬件连接图,案例三：

立式包装机方案,案例三：

立式包装机方案,3.5、产品优势,案例三：

立式包装机方案,3.6、立式包装机,案例四：

植毛机方案,4.1、项目概述,高速牙刷植毛机传动结构由主驱动轴和四个伺服驱动轴系统组成。

四个伺服轴分别为水平X轴，垂直Y轴，换毛Z轴与旋转A轴。

XY两轴坐标决定牙刷孔的位置，A轴起更换至下一个牙刷的作用，Z轴起到更换牙刷毛色的作用。

当主轴电机（变频器控制）运转，四个电控伺服轴随之运转，主轴停则其余四轴随动停止。

主轴的转速决定植毛的速度，四个伺服轴响应要求协调驱动，否则会出现脱毛或者毛不齐的现象。

4.2、控制方案,案例四：

植毛机方案,目前植毛机电控系统结构主要分为单片机控制系统或CNC数控系统。

其中单片机控制系统以自动化系统制造商集成配套服务为主，牙刷设备制造商家自主研发为辅。

主要是控制轴脉冲命令信号实现伺服驱动，通常是四轴控制输出实现，信捷CAM4-60T4，运动控制型PLC。

具有0.1ms级的响应速度，4路高速脉冲，牙刷植毛机要求系统可以实现两轴插补运算。

四套伺服驱动器型号是DS3系列伺服系统，功率400W-750W,驱动器具有多种功能控制，具有过载能力强、抗负载扰动能力强、起动力矩大、动态响应速度高，定位时间短等特点。

主轴电机变频器型号是信捷的VB5N系列，功率为400W。

4.3、工作流程,案例四：

植毛机方案,动作过程：

夹子从Y轴方向上将牙刷把柄夹住夹子做90度定位到Z轴方向平台带动夹子做X，Y轴运动使刷毛可以被打到牙刷头的毛孔中植毛完成，夹子向下旋转90度夹子松开，一支牙刷加工完成。

应用本公司（信捷）的CAM系列plc与DS5伺服系统可以做到900次/分钟植毛速度。

而且在高速启停的同时，整体动作的平稳性柔和性更尤为突出。

通过PLC内部自制脉冲S曲线的应用可以做到跳孔植毛,且跳孔时，在保证了跳孔精度的同时机器跟平时基本一样平稳，不会出现明显的抖动。

案例四：

植毛机方案,4.4、项目中应用的信捷产品,4.5、硬件连接图,案例四：

植毛机方案,脉冲输出,案例四：

植毛机方案,4.6、性能优点,案例四：

植毛机方案,4.7、植毛机视频,案例五：

排盘机方案,5.1、项目概述,排盘机是处理月饼成型机后面的一道工序，目的把前面成型的月饼按照一定的规则序列排放在烘盘上，然后由烘盘传入隧道炉进行烘烤。

要求饼的直径，X轴数量（横向）Y轴数量（纵向）可设定，排饼可以根据需要设为平行或者交叉。

信捷完善的产品体系几乎涵盖了排盘机需要的工控产品，且每样产品既具有其自身的独立优势，又具有本厂产品之间高度的兼容性。

这不仅节省了工作量与开发成本，又同时大大提高了机械的整体性能。

5.2、项目中应用的信捷产品,案例五：

排盘机方案,5.3、机械动作介绍,案例五：

排盘机方案,1.推盘动作：

由DS3伺服电机驱动链条，链条上有金属板，可将托盘推动一定长度的纵向距离。

2.落饼动作：

由DS3伺服驱动，经过减速机和链条传动，带动整个输送带横向移动，系统中的输送带电机是匀速运行的，因此可以根据落饼电眼（反射式光电传感器）的信号加上适当的延时，精确控制落饼的时机。

3.由于输送带和托盘之间有一定的高度差，为了减小月饼等下坠导致的变形或弹跳，输送带的末端设置有斜坡，由气缸控制其抬起与放下。

5.4、性能优点,案例五：

排盘机方案,速度快利用PLC的高速中断功能。

3,自动排版输入盘的大小和物体的大小，自动排版,4,操作便捷报警显示直观，参数修改、数据监控操作便捷。

5,一体化程度高整个系统均由信捷公司自主开发研制，兼容性高。

6,案例五：

排盘机方案,5.5、排盘机视频,6.1、项目工艺介绍,案例六：

套色机方案,这套设备是竹篾套色印刷机，有单轴套色和多轴套色,6.2、控制方案,案例六：

套色机方案,1、利用PLC的电子凸轮功能，配合伺服电机，通过主从轴的耦合，达到精确定位的效果，提高了套色印刷的精度。

配合编码器的反馈，实时调整凸轮曲线的形态，适应各种情况的送料过程。

2、同步印刷区采用随动的方式，印刷桶跟随送料主轴以等线速转动，通过编码器的反馈实现闭环控制方式，提高了同步精度，减少了因为篾丝形变产生的扰动误差。

3、触摸屏除了普通的按钮、指示灯、模式切换、参数设置之外，还增加了工作记录功能，利用了触摸屏的数据采集功能，将现场的数据采集保存到触摸屏中，根据需要后期可以使用数据表格对其数据进行查看和分析，或导出保存到U盘中，通过Excel表格打开进行数据分析。

6.3、项目中应用到的信捷产品,案例六：

套色机方案,6.4、硬件接线图,案例六：

套色机方案,6.5、性能优点,案例六：

套色机方案,本机采用的DS3系列的伺服，具有过载能力强、抗负载扰动能力强、起动力矩大、动态响应速度高等特点。

驱动器将位置控制、速度控制、转矩控制这三种控制方式合为一体，并且可以进行各控制模式的动态切换，使用更加灵活，还具备过速保护、过流、过载、过热、主电源过压欠压、编码器异常、通讯错误、PID反馈信号异常等保护及异常显示。

电机为三相永磁伺服电机，具有三倍过载能力，2500rpm的额定转速，2500线的编码器分辨率。

本机采用的是CAM-60T，运动控制型PLC。

具有0.1ms级的响应速度，多路外部中断，8路高速计数，可测量最高80KHZ的外部脉冲信号。

同时该PLC可实现电子凸轮功能。

案例六：

套色机方案,6.6、套色机视频,7.1、项目概述,案例七：

枕式包装机方案,枕式包装机是一种卧式三面封口，能自动完成制袋、填充、封口、切断、成品等工序的包装设备，广泛应用在食品、日用化工、医药等行业自动化生产线的流水包装上。

适应的包装物一般为块状、筒状规则物品，如：

饼干、蛋糕、面条、化妆品、纸巾等。

克服了传统的枕式包装机横封刀的运动曲线是由机械的凸轮来实现的