台达20PM运动控制器电子凸轮功能在高速追剪系统的应用
摘 要：介绍台达DVP-20PM00D运动控制器电子凸轮（CAM）功能，阐述高速追剪工作原理、工艺要求及相关控制程式概要。
关键词：运动控制器，电子凸轮，伺服控制，CAM Table，高速脉冲。 一、 前言
傳統的定長送料系統，都是在材料開始加工之前先由送料馬達將材料送出指定的長度，等材料穩定停止之後，隨後再進行正常的加工作業，譬如鋼板裁切、管材鋸斷、套色印刷、…等等。因此基本上，只要送料的長度準確，不論其為何種加工作業，產出成品的質量大都還可以被客戶接受。但是，碰到如斜紋紙管生產線、無縫鋼管生產線、光电缆挤出生产线、钢筋矫直切割生产线…等等，材料是連續不間斷地生產出來的，根本無法採用停止後靜態裁切的方式。以及客户需要提高生产效率的情况下，同步式剪切系统就比较适用。本文介绍的追剪系统，是同步式剪切系统中的一种，其他还有飞剪，旋切。它们之间最大的区别是：追剪是往返运动，而飞剪是为同向运动。对台达20PM运动控制器来说主要是电子凸轮的CAM曲线不同。采用本方法，使用户的包装材料护角生产线速度从过去的20M/MIN,提高到一倍，达到50M/MIN,达到国际国内领先水平，减少了机械震動，提高了剪切精度，大幅提高了生產效率。下文介绍的主要是台达20PM运动控制器电子凸轮功能在高速追剪系统的詳細应用。
二、 追剪机构和原理
1、设备结构
追剪机构共包含以下部分机构，分述如下：
1
2 4
3
5
（1） 切刀机构
主要由一个进刀电磁阀和一退刀电磁阀控制切刀的进退。 （2） 測量機構
安装于出來部分，如圖所示，同軸聯接一2500線的A/B相的差分編碼器,測量进料的速度,及長度。是电子凸轮运动中的主轴。 （3） 追踪机构
主要由台达B系列2000W伺服电机、傳動機構组成，是电子凸轮运动中的從轴。 （4） 进料傳動
包括台达B系列1.5KW變頻电机、傳動皮帶等，要求调节进料的速度。
（5） 电气控制
包含电气控制箱、触摸屏操作盒。采用DVP-20PM00D运动控制器作为控制核心，触摸屏作为人机交换，伺服电机作为执行机构，实现切割的精确控制。
触摸屏 运动S轴編碼輸入 开关按钮 控制X轴伺服电机 器传感器 變頻調系统配置
电气控制主要包括切刀、皮帶速度动作控制部分。具体配置如下： 运动控制器 台达DVP-20PM00D 編碼器 台达EH3-25LG8845 触摸屏 台达DOP-A57BSTD 伺服电机及驱动器 台达ECMA-C30602ES、ASD-B0221-A 變頻电机及驱动器 台达ASDB 接近開關1 接近開關2 三、 追剪控制及20PM运动控制器电子凸轮功能应用介绍
1、追剪控制中电子凸轮的主轴长度与从轴速度的关系图
2、电气
同步区
切台速度等于进料速
开始启动
A
高速返回
前置等待
B
切台在HOME等待
允许切刀动作
切刀动作必须结束
（1）前置状态：送料進行中，長度尚未達到指定裁切長度。20PM运动控制器隨時偵測輸入材料之當時送料速度，若長度適合即立刻指揮伺服馬達啟動，進入追速狀態。
（2） 追速状态（Ramp up to Tracking）：送料持续进行，20PM运动控制器在 侦测输入材料之长度及当时送料速度的同时，并指挥伺服电机依照S曲线 加速至与进料速度同步；在进入同步速度的瞬间，锯/切台与材料的动态 相对位置已经整定完成。接着便进入同步状态。 （3）同步状态（Syncronized Zone）： 一旦进入同步状态，20PM运动控制器 立刻送出同步信号(CLEAR)给锯/切台控制机构，要求执行切断动作。同时， 运动控制器依然持续侦测进料长度及进料速度，随时保持锯/切台与材料之 间的动态相对位置不变；如此才能确保裁切断面的平整。当裁切完成 之后，切刀自动退出，并发出裁切完成信号(CUTend)。 （4）减速状态（Ramp down Stop）：20PM运动控制器 指挥伺服电机依照S 曲线减速直到完全停止。同时，仍然持续侦测并累计进料长度。一旦伺服 电机完全停止，接着立刻进入回车状态。 （5 ）回车状态（Return Home）： 回车过程中，20PM运动控制器仍持续侦测 并累计进料长度。
（6）待机状态： 回车完成之后20PM运动控制器系统自动进入待机状态，等待下一循环的开始。 上面的从轴速度与主轴位置关系的几个步骤，只是一般常规追剪系统的关系，实际上可根据工艺 要求变更，比如有的设备要求，同步切断以后，有个快推过程，图形如下图
利用20PM运动控制器的CAM表功能可根据工艺要求，很方便的生成各种主轴长度与从轴速度的关系图，然后，通过主轴长度与从轴速度的关系图可以自动生成主轴位置与从轴位置的关系图。需要注意的是以上圖中A，與B面積必須相等具体生成过程在后文介绍。
2、20PM电子凸轮的实现方式 （1）获取主轴位置；
获取主轴位置有多种方法：一是采用虚拟轴，计算简单准确；二是从主轴编码器或伺服脉冲获取，将主轴编码器信号进行处理；三是从测量编码器获取。获得编码器信号之后，将其换算成主轴位置。這個追剪系統采用的是第三種方案。由編碼器脉冲获取主轴位置如图