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伺服与运动

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西门子SIMATIC T-CPU在高速散热带成型机中的应用

导读: 整个控制系统的核心部件,我们选择了西门子的simatic cpu315t-2dp。它是西门子家族中一款性价比较高的,集成了西门子simotion运动控制器和simatic逻辑控制器于一体的新一代s7-300 plc自动化控制产品。

  散热带是空调行业中,最重要也是用得最多的零部件之一,它对散热器和冷凝器的温控效果,起到非常重要的作用。由于散热带成型技术的工艺复杂性,而且空调行业对它的需求量又很大,所以它的制造工艺往往很难用简单的机械设备来实现。传统工艺制造方法是:通过机械的齿轮传动,加上简单的伺服控制。传统工艺制造的技术弱点是:工艺参数修改困难,而且控制精度较差。

  此次,我公司研制的这套散热带成型机设备,电气控制部分采用了西门子simatic cpu315t-2dp对系统的各个传动轴进行精确的运动控制,不仅可以有效地提高传动轴的定位精度,同时能够在整个系统运行过程中实时修改工艺参数,很好地克服了传统设备中的技术弱点。

控制系统构成

  散热带成型机是一套典型的运动控制系统,它的原料是一盘被卷成盘状的散热带,见图1,而它的成品是一根根有着同样长度和一定高度的锯齿型散热带,见图2。

  这个机床共由六根轴构成,如图3所示。对轴的各种操作和工艺参数,均是通过西门子的人机界面(hmi)来设定。系统的第一根轴是速度轴,通过变频器实现速度控制,其作用是将机床的原料—盘状的散热带按照系统设定的运行速度快速放出。系统的第二根轴经过齿轮箱和成型刀具相连,虽然它也是由变频器控制,但它却是机床的主轴,因为在它的轴端安装了作为整个系统主动轴的增量式编码器。第三根轴是一根从动轴,它的位置介于第一根轴和第二根轴之间起到一种阻尼和缓冲的作用。在传统的工艺中,这根轴被磁粉制动器所代替,但由于磁粉制动器的磁粉随着时间的推移被磁化,产品的质量得不到充分保证。现在我们将这根轴和主轴进行电子齿轮比的相对同步控制,使它和主轴形成一个微小的速差以产生一定的张力,这样既克服了磁粉制动器的缺点,同时也消除了由于原料不平整等因素引起的制造误差。

  散热带经过了成型刀具成型之后,形成松散的锯齿状。但是,成品散热带的锯齿状是很紧密的,并且散热带成锯齿状后有较强的弹性,不容易形成最终的形状。因此,第四、第五、第六根轴,要对整根散热带子进行多级整形调整。由于机床运行过程中,散热带的移动速度很快,要达到每秒三米,所以系统控制的一个难点是:各整形轴之间要配合得恰到好处,且不能产生累积误差。在这里我公司使用了simatic t-cpu所提供的绝对电子齿轮比作精确地同步功能,使得第四、第五、第六根轴和主轴末端的编码器实现位置同步,很好地解决了这一难题。

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