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NJ电子凸轮应用资料
欧姆龙自动化(中国)有限公司
FAE中心
2012年12月
:.
目录
一、杭州中亚电子凸轮应用介绍(江勇).......................1
二、上海今昌电子凸轮应用介绍(王琦).....................10
三、南京先特电子凸轮应用介绍(杨伟).....................15
四、厦门特盈电子凸轮应用介绍(吴晓东)...................20
五、温州鸿昌电子凸轮应用介绍(王伟).....................29
:.
一、杭州中亚直线灌装机电子凸轮应用介绍
课题一:多轴时序控制
:客户有如下图示的控制要求,各个轴之间存在复杂的时序控制。
时序图
:通过将时序图转换成电子凸轮表解决复杂的时序控制
以“进瓶水平”(MC_BottleInHorizontal)为例,主轴为虚轴,从轴为实轴。时序图如下:
:.
主轴(虚轴)以360为一个周期,进行循环速度控制。主轴、从轴都在零位。从轴开始的时
候并不启动,而是在主轴位置到达285时开始启动,当主轴位置到达360时,从轴停止。在
下一个周期,主轴到达120的时候,从轴开始返回(反转),主轴位置到达220的时候,从
轴停止(回零位)。
如上图所示,是进瓶水平轴与主轴构成的电子凸轮表。
根据上图可以看到,主轴为0的时候,从轴也是0,而根据时序图的要求,从轴的“0”应
该在主轴的“285”。显然这样的动作是不正确的。
这样编制凸轮表的原因在于,NJ的电子凸轮表的起始点必须为两个“0”,即主轴、从轴都
从0开始,如下图所示:
解决这个问题的办法是对编制好的凸轮表进行“偏移”,偏移的程序如下::.
通过MasterOffset将主轴向后偏移280,这时的动作时序和凸轮形状就与工艺要求相符了,
但要注意的是,这时的从轴起始位置不为0,会造成起始速度“无穷大”,从而引发伺服报
警。将MasterScaling设置为280,就可以将从轴的起始点推迟到“主轴280”的位置,当
主轴启动时,从轴并不启动,而是等到主轴到达280位置时再启动,这样就可以实现客户的
工艺要求了。
,但是虚轴在从0开始时,不是所有的轴对应的时序图都在0位,因
此需要调整某个轴的电子凸轮表同步启动点,我们可以通过设置CAMIN功能块里的
Masterstartdistance来实现;
(0,0)点开始画,而实际如“进瓶水平”轴,主轴在280的
时候才是一个周期的起点,我们可以通过设置CAMIN功能块里的Masteroffset来实现;
,要考虑每个从轴的机械惯量;
,请注意各个从轴的实际速度,防止超速运行。
课题二:整机暂停和急停功能的实现
:客户原先设计的程序时通过各个轴之间的联动关系实现整机的顺序控制,那么一但:.
出现故障停机只能采取整机停机,如果要恢复则要将各个轴初始化回零,严重影响整机效率
:项目中引入主虚轴的概念实现整机的暂停和急停功能
:原先所有时序控制的轴我们均转换成各个电子凸轮的从轴,主轴是我们新增加
的虚轴,一旦所有电子凸轮CAMIN之后,我们只需要对主虚轴进行控制(速度控制,将主虚
轴的速度理解成整机生产速度即可),主虚轴启动整机开始生产、主虚轴加速生产速度加速、
主虚轴停止生产停止,因此如果出现一些非急停报警,我们只需要将主虚轴通过MC_STOP
指令停止,所有其他轴都会跟随停止,实现整机的暂停功能,如果故障排除需要重新启动,
我们只需要对主虚轴重新执行MC_MoveVelocity指令,整机又重新生成。程序如下:
虚轴的启动采用速度控制指令,以360为周期循环运动。
当需要暂停设备时,只需执行MC_Stop指令即可。当再次启动时,只需再次执行MC_Velocity
指令,设备会从当前停止的位置继续运行
:由于采用的是电子凸轮替换原有的时序控制,因此急停也变的更为方便,我们
只需要对主虚轴进行MC_ImmediateStop指令,实现对整机的停机,程序如下::.
,要适当考虑各个轴的机械惯量,设置合适的加
减速率,不然有可能导致机械的晃动
,所有电子凸轮从轴都会自动急停和脱离凸轮,因此如果要再次启动需要
重新执行CAMIN功能块
课题三:通过修改凸轮表,实现产品更换的需要的轴行程变化
:由于最终客户在设备上多种产品需要生产,对应的一些轴的运动曲线或行程是不一
样的,需要根据产品不同,修改轴的运动行程
:通过实时修改凸轮曲线,实现轴的运动轨迹的变化,满足不同产品需求
例如:例如:把300mm高的瓶子换成了220mm,那么出瓶放瓶时,气爪距离传送带的高
度就要增加,这就要求凸轮表可以通过程序进行变换,:.
300mm220mm
程序如下:
FORIndexOutUp:=UINT#10#0TOUINT#10#360DO
IFIndexOutUp<=UINT#10#70THEN
Cam_BottleOutUp[IndexOutUp].Distance:=
Cam_BottleOutUp00[IndexOutUp].Distance*2*BottleOutUpFeed1;
ELSIFIndexOutUp>UINT#10#70andIndexOutUp<=UINT#10#85THEN
Cam_BottleOutUp[IndexOutUp].Distance:=
(Cam_BottleOutUp00[IndexOutUp].Distance-)*2*(BottleOutUpFeed2-
BottleOutUpFeed1)+BottleOutUpFeed1;
ELSE
Cam_BottleOutUp[IndexOutUp].Distance:=
Cam_BottleOutUp00[IndexOutUp].Distance*BottleOutUpFeed2;
END_IF;
END_FOR;
在上述程序中,Cam_BottleOutUp00[IndexOutUp].Distance是出瓶顶升凸轮表的点,
IndexOutUp是FOR循环语句的循环变量,通过FOR循环语句,将凸轮表内的若干个点
依次更改,再通过如下指令进行保存::.
这样,这根从轴就会按照新的凸轮表来进行运动了。
300mm瓶子的凸轮表
220mm瓶子的凸轮表
,未运行MC_SaveCamTable指令,那么PLC断电后此次修改是丢失
的,会恢复到修改前的凸轮表。
,可使用“FOR”循环语句进行批量修改。其中“Index”
为数组的指
:.
二、上海今昌瓦楞纸印刷机电子凸轮应用介绍
一、课题
送纸工艺主要由送纸伺服来完成,其关键点是要对应好主机的“相位”,以实现印刷位置的精确控制。
主机的相位通过一个100W的伺服来读取,具体实现方法是:
将一个100W的伺服作为编码器连接在主轴上,当主轴转动时,伺服便会向NJ反馈当前的实际位置及速
度。
客户的要求:
由于客户的主机是由变频器带动匀速旋转的,所以送纸的时机直接决定了印刷的位置。
客户要求每一张纸板都能够精确的印刷在固定的位置,这就要求我们的伺服在送纸时,一定要对准主机的
相位。
二、解决方法
上图是主机负载的侧面轮廓图。
整个送纸过程分为三个部分,即加速、同步、减速三个阶段。
同步是为了在纸张与主机辊接触时,保持相同的线速度,以保证纸板能够平稳进入。:.
经分析,送纸伺服的动作类似于“飞剪”,所以决定用电子凸轮的方式在实现。
三、设置及程序
上图为电子凸轮的位置曲线和速度曲线。
通过CAMIN指令来实现凸轮运动。
这里主轴MC_Axis000的位置是通过100W伺服反馈得来的。
:.
经测试,这种方式在某一个固定的生产速度时,可以实现客户功能。但当我们改变生产速度以后,发现印
刷位置会出现“漂移”。
上图是在两个不同速度之下,印刷出来的效果,低速时印刷刚好满足客户需求,而高速时,印刷位置就偏
移了大概2公分。
经分析,产生这个现象的主要原因是,主机反馈回来的位置数据存在一定的“滞后性”,而这种滞后性会随
着主机速度的增加而增大。也就是说,生产速度越快,图案向下偏移的越多。
为了解决这个问题,我们需要在主机速度增加的情况下,对送纸轴的相位进行“补偿”。也就是让它能够“提
前送纸”。
补偿的方法采用“在线实时修改凸轮表”的方式。
对于补偿值的大小,一时无法进行精确计算,于是在现场采用了“取样、归纳”的方法。
-
-
-
:.
-
-
-
-
-,5
--
根据归纳法,可以初步得出上面的表格,以100张的生产速度为基准,加速时,相位向左偏移,减速时,
相位向右偏移。
具体程序如下:
FORindex:=1TO1801BY1DO
CamProfile0[index].Phase:=CamProfile2[index].Phase+LREAL_TO_REAL(Phase1);:.
END_FOR;
四、注意问题
这里需要注意一个问题,为了提高控制精度,我们将凸轮表实时修改的程序写在首要任务里。但首要任务
的扫描周期较短,如果将凸轮表的点设置的过多,很容易超过扫描周期。所以我们共设置了1800个点,
试验下来,。
:.
三、南京先特包封配组机电子凸轮应用介绍
一、课题
本包封配机组用于汽车使用电池内部极板的ACM膜包封,工艺包括:
进ACM膜——ACM膜的压中线和定长切割——进极板(与进ACM膜同时)——定长ACM膜中线对折包住极
板——包住极板ACM膜的两侧压封——包装好的极板出料
设备简图如下:
难点问题
客户提出的要求如下:
1:ACM膜的长度可以任意修改
2:在定长ACM膜的压中线和切割时,切刀旋转速度与送ACM膜的速度同步,压中线不能有拉痕。
3:对于电池内部极板的进料,可以设置包封多少个后停包一个,然后再继续循环。
二、解决方法
,而NJ轴设置中环形模式的最大最小值经设定后不能通过程序修改,因此膜轴:.
只能使用线性模式。
,主要原因是在折刀压膜时速度和送膜
轴速度不同步导致。
,速度不同时会有误差,再次启动时的
第一袋会出现中线对折后不齐的现象。现在通过主轴的Moverelative的完成信号即Done信号做为一
包的周期完成信号就可以了。
三、设置及程序
轴设置:
轴0虚轴主轴,速度控制,速度可以改
轴1送极板轴速度控制,
轴2送膜轴电子齿轮控制,根据膜的定长设置与主轴的电子齿轮比
轴3刀轴电子凸轮控制,主轴转1圈刀轴转1圈,但是在刀轴压中线和切割的时
候,刀轴的速度与送膜轴的速度同步
刀轴的电子凸轮表的设定
电子凸轮表如下,主轴(虚轴)从X1运动到X2,从轴(刀轴)从12500运动到37500;主轴(虚轴)
从50000+X1运动到50000+X2,从轴(刀轴)(刀轴)与膜轴
的速度同步区间,压中线和切割就是分别在这两个区间完成的。
刀轴凸轮表:.
该包封配组机关键是压痕及切割刀轴和牵引轴的线速度同步,这就要用到电子凸轮功能,但是电子凸
轮表随着袋长的改变而改变,下面就是电子凸轮表根据袋长值的计算公式
X1、X2为压痕的同步起始点
X3、X4为切刀的同步起始点
Y:=*D/袋长设定;
X1:=-Y;
X2:=+Y;
X3:=X1+;
X4:=X2+;
凸轮表的写入:根据袋长计算
K1:=X1/18750;
K2:=(X2-X1)/12500;
K3:=(50000-X2)/18750;
K4:=(X3-50000)/18750;
K5:=(X4-X3)/12500;:.
K6:=(REAL#100000-X4)/REAL#18750;
B2:=X2-31250*K2;
B3:=50000-50000*K3;
B4:=X3-REAL#68750*K4;
B5:=X4-REAL#81250*K5;
B6:=REAL#100000-REAL#100000*K6;
对凸轮表的每个点进行写入:
FORi:=0TO100000BY10DO
m:=i/10;
IFi<18750THEN
CamProfile3D[m].Distance:=DINT_TO_REAL(i);
CamProfile3D[m].Phase:=DINT_TO_REAL(i)*K1;
ELSIFi>=18750ANDi<31250THEN
CamProfile3D[m].Distance:=DINT_TO_REAL(i);
CamProfile3D[m].Phase:=DINT_TO_REAL(i)*K2+B2;
ELSIFi>=31250ANDi<50000THEN
CamProfile3D[m].Distance:=DINT_TO_REAL(i);
CamProfile3D[m].Phase:=DINT_TO_REAL(i)*K3+B3;:.
ELSIFi>=50000ANDi<68750THEN
CamProfile3D[m].Distance:=DINT_TO_REAL(i);
CamProfile3D[m].Phase:=DINT_TO_REAL(i)*K4+B4;
ELSIFi>=68750ANDi<81250THEN
CamProfile3D[m].Distance:=DINT_TO_REAL(i);
CamProfile3D[m].Phase:=DINT_TO_REAL(i)*K5+B5;
ELSIFi>=81250ANDi<100000THEN
CamProfile3D[m].Distance:=DINT_TO_REAL(i);
CamProfile3D[m].Phase:=DINT_TO_REAL(i)*K6+B6;
END_IF;
END_FOR;
四、注意问题
1、只要凸轮表根据袋长写入正确就可以了,在运行中也不需要偏移之类的操作
2、请在运行前,确定好刀轴的原点的传感器位置,确保从正确的位置启动以及在设定的角度同步
:.
四、厦门欣长荣丝网印刷机电子凸轮应用介绍
一、课题
香水瓶丝网印刷机,主要对香水瓶、日用品等不规则产品表面进行印刷。
丝网印刷部分由六轴组成:旋转轴、浮动轴、网板轴、刮胶轴、送料轴、接驳轴。
工件在皮带上由送料轴(M6)带动,接驳轴(M5)将未印刷、印刷完的工件分别夹取到印刷位置、
下料位置。旋转轴、浮动轴、网板轴、刮胶轴四轴做电子凸轮运动,完成丝网印刷。
根据印刷瓶子外形不同,各伺服轴做凸轮运动,在做凸轮运动中遇到的课题如下:
,凸轮表数据对运动的影响
,从轴跟随主轴位置快速变化,造成加速度过大问题
二、解决方法
多轴做凸轮运动,创建凸轮表,凸轮表起始数据默认从0开始,当凸轮起始位置不在0点时,需
要将凸轮轴调整到待命位置,正向运行或反向运行。
例:待命位置在45度,正向运行凸轮到45度
待命位置在-45度,需要反向运行凸轮到-45度,:.
反向运行时,凸轮表的位置是倒着运行的,从凸轮表的最后一个位置开始运行。创建1000个数
据的凸轮表,自动生成数据,采用主轴360度,从轴360个对应数据时,反向运行360度,实
际执行1000-640,不是360-0。
在使用反向功能时,注意凸轮表长度
,从轴跟随主轴位置快速变化,造成加速度过大问题
在做凸轮运动时,从轴跟随主轴做位置运动,主轴可以设置加减速、从轴则只能跟随主轴,不能
设置加减速。
例:主轴运行540units,从轴跟随运动
主从轴位置关系如下:蓝色为从轴
在高速运行过程中,机械会产生震荡
分析原因:
主轴速度与位置曲线:.
——位置曲线
——速度曲线
由上图看出,主轴在V=300时速度与位置运行效果都比较平稳。
从轴速度与位置曲线
——位置曲线
——速度曲线
在加快主轴运动速度时,从轴为了跟住主轴位置做高速正反向运动,从轴加速度加快,系统惯性
增大,造成机械振动。
解决方案:
将主轴分成多段速度运行,通过调整主轴速度实现对从轴速度的控制。
调整后主轴曲线::.
——位置曲线
——速度曲线
在从轴位置拐点处分别存在缓冲位置。
调整后从轴曲线:
——位置曲线
——速度曲线
调整后的印刷轴速度跟随虚轴在转角处速度会相对平滑一些。
再对比一下从轴位置曲线
调整前位置曲线调整后位置曲线
:.
凸轮主轴一般选择速度模式连续运行或定位模式单次运行,该项目中凸轮主轴采用定位模式,单
次运行后断开凸轮连接,将各轴回归待命位置、虚轴位置清零后再启动凸轮连接。
将主轴位置分成多段运行,根据从轴位置设置主轴每段距离的运行速度,再使用Re-Excuted执
行定位指令
Re-Excuted:
三、设置及程序
多段速速度设置
CASEPrint_NOOF
11:
<LREAL#100THEN
Cam_position:=LREAL#199;
Cam_velocity:=HMI_I_Virtual_Velocity_Cam;//highSpeed
Cam_ACC:=Cam_velocity*50;:.
Cam_DEC:=Cam_velocity*50;
Cam_Jerk:=Cam_velocity*50;
Print_Start:=TRUE;
Print_NO:=100;
END_IF;
12:
>LREAL#<LREAL#210THEN
Cam_position:=LREAL#289;
Cam_velocity:=HMI_I_Virtual_Velocity_Cam1;//LowSpeed
Cam_ACC:=Cam_velocity*50;
Cam_DEC:=Cam_velocity*50;
Cam_Jerk:=Cam_velocity*50;
Print_Start:=TRUE;
Print_NO:=13;
END_IF;
13:
>LREAL#<LREAL#300THEN
Cam_position:=LREAL#450;
Cam_velocity:=HMI_I_Virtual_Velocity_Cam;//HighSpeed
Cam_ACC:=Cam_velocity*50;
Cam_DEC:=Cam_velocity*50;
Cam_Jerk:=Cam_velocity*50;:.
Print_Start:=TRUE;
Print_NO:=14;
END_IF;
14:
>LREAL#<LREAL#460THEN
Cam_position:=LREAL#540;
Cam_velocity:=HMI_I_Virtual_Velocity_Cam1;//LowSpeed
Cam_ACC:=Cam_velocity*50;
Cam_DEC:=Cam_velocity*50;
Cam_Jerk:=Cam_velocity*50;
Print_Start:=TRUE;
Print_NO:=15;
END_IF;
15:
>LREAL#<LREAL#550THEN
Cam_position:=LREAL#739;
Cam_velocity:=HMI_I_Virtual_Velocity_Cam;//HighSpeed
Cam_ACC:=Cam_velocity*50;
Cam_DEC:=Cam_velocity*50;
Cam_Jerk:=Cam_velocity*50;
Print_Start:=TRUE;
Print_NO:=16;:.
END_IF;
16:
>LREAL#<LREAL#749THEN
Cam_position:=LREAL#784;
Cam_velocity:=HMI_I_Virtual_Velocity_Cam1;//LowSpeed
Cam_ACC:=Cam_velocity*50;
Cam_DEC:=Cam_velocity*50;
Cam_Jerk:=Cam_velocity*50;
Print_Start:=TRUE;
Print_NO:=100;
END_IF;
100:
Print_step6:=FALSE;
END_CASE;
定位指令
主轴在每段位置速度可以分别设定,从轴跟随主轴速度或快或慢运行。:.
四、注意问题
在使用RE-EXCUTED时,位置、速度、加速、减速是可以重新设置的,JERK不可以重新设置,定位
指令启动后若修改JERK值,PLC会报错。
:.
五、浙江鸿昌枕式包装机电子凸轮应用介绍
一、课题
客户提出的要求如下:
1:医用纸塑包装袋的长度可以任意修改。
2:医用纸塑包装袋在任意位置启动,可以经过色标信号通过几袋的纠偏,前后封和切割的位置能走到
正确位置。
3:包装袋前后热封和包装袋切割的时候,前后热封滚轴及切刀与包装袋的运行速度要同步。
4:在生产过程中,可以随时改变生产速度,最快生产速度可以达到120袋/分,袋长的调整范围为
80mm-300mm。
三、解决方法
,而NJ轴设置中环形模式的最大最小值经设定后不能通过程序修改,因此送膜
轴不能走电子凸轮。可以设置一个匀速运动的虚轴为主轴,送膜轴以该虚轴为主轴走电子齿轮,电
子齿轮比由袋长来确定。
,及切刀轴在切割包装袋时和包装袋的运行速度不同步会拉坏包装袋。
,质量比较差,色标到位检测信号有延时,已经建议客户使用质
量较好的进口色标检测光电。
,并由相对移动完成信号再次触发该相对移动控制,这样在相对移动的开
始和结束有加速和减速的过程,包装袋的送料动作不连续,这样导致包装袋前后封轴和刀轴的动作
也不连续。主轴用速度控制就避免了动作不连续的情况了。
四、设置及程序
1、轴设置::Thedocumentwascr