Lenze伺服在無縫化鋼管生產線上的應用_編碼器_電機

Lenze伺服在無縫化鋼管生產線上的應用

2009/6/23 13:20:00

一、無縫化鋼管的工藝簡介
　　鋼管的無縫化主要是通過張力減徑來完成的，張力減徑過程是空心母材不帶芯棒的連續軋制過程。在保證母管焊接質量的前提下，焊管張力減徑工藝是將焊管整體加熱到950攝氏度以上，再經張力減徑機（張力減徑機共有24道次）軋制成各種外徑與壁厚的成品管，采用此工藝所生產的熱軋鋼管與普通的高頻焊管有本質的區別,通過加熱爐加熱后其焊縫與母體的金相組織和機械性能可以達到完全一致此外，通過多道次的張力減徑機軋制和自動控制使得鋼管的尺寸精度(尤其是管體圓度和壁厚精度)優于同類無縫管。世界發達國家生產的流體管，鍋爐管中已大量采用焊管無縫化工藝，隨著社會的發展，國內熱軋焊管逐步代替無縫管的局面已經形成。
　　

二、LENZE伺服93EK驅動器簡介：
　　屬于電子凸輪型驅動器，凸輪型伺服驅動器內置電子凸輪發生器，可同時自由編程8 條凸輪曲線。與傳統機械式凸輪系統相比，更易于實現復雜輪廓的曲線修改和工藝的快速更新，并有效克服機械凸輪系統易磨損，改造周期長，成本高的缺點，及其對集中的大功率驅動的要求。
　　1、凸輪曲線之間可在線切換，且沒有時滯
　　2、內置尋零及糾偏等功能
　　3、內置延展/ 壓縮及x/y 方向的偏置
　　4、利用GDC 內置的曲線編輯工具可方便的編輯各種曲線
　　5、可虛擬上位機
　　

三、系統組成

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖1 系統框圖

　　由于本系統的負載慣量較大，所以采用兩套伺服拖動（如圖1），兩套伺服及主頻電機與上位機的通訊采用的是PROFIBUS-DP通訊。主頻是通過ITD TTL 4096編碼器發出的，為93EK主電機提供工件行走的頻率信號。兩臺伺服控制器之間采用LENZE系統的標準配置CAN來進行通信的。
　　

三、系統編程
　　1、飛鋸的切割工藝
　　切刀是由一個3000rpm/分異步電機控制的鋸片，安裝在曲柄上，由曲柄通過兩臺93EK控制，切刀每旋轉360°實現一次切割，完成一個切割周期，工藝要求在切割的過程中，切鋸的速度應與被切割工件的線速度一致，才能保證切割順利進行，否則被切割的工件不能合格，或者造成鋸片的損壞。由于切刀是旋轉運動，而工件是直線運動，因此，在切割的過程中，是一個變速的過程，才能保證切刀與工件的線速度完全一致（如圖2）。由于切刀是旋轉運動，而工件是直線運動，因此，在切割的過程中，是一個變速的過程，才能保證切刀與工件的線速度完全一致（如圖2）。

圖2 切割曲線（藍色為位移曲線，綠色為速度曲線）

　　2、通過GDC軟件進行編程
　　控制器內部應用到的GDC功能塊：MCTRL、HOMING、CDATA、DFIN、REFC、RFGPH2等。主機功能塊結構簡圖如（圖3）：

圖3 功能塊邏輯圖

　　從機采用的是轉矩控制方式，當把93EK設定為轉矩控制時，MCTRL-N-SET即作為速度限制上限端口，與MCTRL-N2-LIM端一起構成速度的上下限幅端口來使用，如（圖4），當MCTRL-N/M-SWT置1有效時，選擇轉矩控制方式流程。從機MCTRL-M-ADD是由主機的MCTRL-M-SET2通過CAN-IN2.W3給出。從機的速度限制值是由主機MCTRL-N-SET2通過CAN-IN2.W2，給到從機，然后取絕對值乘以一定的比例系數作為上下極限值給到MCTRL-N-SET和MCTRL-N2-LIM，作為速度的上下限制（如圖5），防止電機由于轉矩的突然變化而造成電機失控的現象發生，本案例采用的限制的范圍值為±120％。

圖4 MCTRL功能塊圖

圖5

　　4、手動調節功能
　　在93EK里沒有內置的手動調節功能，而手動功能又是在設備調試、維修過程中必不可少的功能，因此本系統利用了“RFGPH2”功能塊（如圖6），實現了手動功能，每次手動之后，要做Homing尋零回到起始零位，以準備下一次自動切割開始。

圖6

　　5、尋零功能
　　根據工藝設定，切割切入點應該140°左右，根據計算，原點正對切割中點的位置，所以，零點開關應安裝在與切割中點成180°的位置，如果有小的偏差，可以通過REFC-Homing功能塊調節（如圖7）。

圖7尋零功能塊

四、結語：
　　1、負載轉動慣量較大，以目前市場上所提供的電機功率，還不能用一臺就可以輕松實現，因此，本系統應用了兩臺電機來控制同一負載，解決了由于電機功率不能滿足要求所帶來的問題。
　　2、通過CAN總線，實現了主從同步，使從機的速度和力矩輸出與主機的一致。
　　3、附加了手動功能，無論給客戶的調試還是維修都帶來了極大的方便，同時也充分發揮了LENZE EVS93EK伺服強大的可編程的功能。