摘 要：本文主要介紹臺達20PM運動控制器在線纜裁切設備中的應用，并闡述了設備的工作原理、工藝要求及飛剪功能的應用概要。
1 引言
傳統(tǒng)的線纜裁切機跟隨誤差比較大，為了解決這個問題，利用臺達20PM運動控制器的內置飛剪功能出色完成了各項需求，實現(xiàn)輸送和裁切線速度同步，通過調整速度同步區(qū)的寬度來完成不同長度線纜的裁切，保證了裁切的精準度。
2 結構及工作原理
2.1 電纜切割機
電纜切割機設備結構如圖1、圖2所示。線纜裁切設備這是比較典型的飛剪功能應用，臺達20PM已內置飛剪功能，可采用以DVP-20PM為控制核心的臺達機電產品整體解決方案完成對切刀控制，實現(xiàn)設備控制要求。
2.2 DVP20PM運動控制器
臺達DVP-20PM00D是一款具有運動控制專用功能的可編程控制器。DVP-20PM00D的最大特點是PLC主機直接提供電子凸輪CAM功能，或者說DVP-20PM00D是內置CAM功能的PLC,所以有些場所直接稱呼DVP-20PM00D為臺達20PM運動控制器。
20PM具有2路500KHz的輸入與輸出，在CAM功能中定義X軸為從軸，編碼器輸入軸為主軸，當定義好CAM Table后，從軸依據(jù)定義的曲線跟隨主軸運動。采用高速雙CPU結構形式，利用獨立CPU處理運動控制算法，可以很好地實現(xiàn)各種運動軌跡控制、邏輯動作控制，直線/圓弧插補控制等，電纜切割機正是利用了20PM運動控制器的電子凸輪功能很好的解決了上述高速切割時出現(xiàn)的不等長等問題。20PM的主要特點：
（1）20PM適用于高速、高精度、高復雜的運動控制場合；
（2）多段速執(zhí)行及中斷定位；
（3）64K 大容量, 內置Flash存儲體；
（5）兩組差分脈沖輸出，最高脈沖輸出達500KHz；
（6）兩組手搖輪控制；
（7）內置電子凸輪CAM功能，輕松實現(xiàn)繞線、飛剪、追剪等應用；
（8）支持PLC順序邏輯控制及NC控制(G 碼與M碼)。
3 切割機軟件設計
3.1 I/O定義
X0計數(shù)光電
X1裁刀啟動
X2裁刀停止
X3護保護
X4直流馬達引起故障
X5伺服故障
X6主控箱急停
OITPUT
Y0伺服on
Y1故障復位
Y2裁切啟動
Y3推線
Y4蜂鳴
Y5裁切指示燈
3.2 飛剪程序設計過程
在利用20Pm飛剪功能寫程序的時候需要按照以下步驟來進行：
程序中需要計算填充數(shù)據(jù)D100-D112，其參數(shù)定義如下：
D101..D100主軸長度
D103..D102從軸長度
D105..D104從軸同步長度
D107..D106從軸同步倍率(F2/F1)
D109..D108從軸最高倍率限制
D110加速曲線:
0 const speed,
1 const Acc,
2 SingleHypot,
3 Cycloid)
D111CAM曲線=0
0 leftCAM,
1 midCAMall,
2 midCAMbegin,
3 midCAMend)
程序中填充數(shù)據(jù)D100-D112其參數(shù)計算過程如下：
(1)D100計算:
D210裁切長度
D222計米輪周長
D212計米輪線數(shù)
D224實際計米輪總脈沖數(shù)
D226裁切長度脈沖數(shù)
D100=D226=D224=D210/D222*D212
(2)D102計算:
D416切刀輪脈沖x D426速比= D200切刀輪脈沖=(D102)
(3)D104計算:
D200切刀輪脈沖x D172同步范圍= D204同步脈沖=(D104)
(4)D106倍率計算推導過程:
a. 主軸直徑 D1 (mm)
主軸一圈脈波數(shù)R1 (Pulses/Rev)
主軸速度 F1(Hz)
主軸速度 V1(mm/sec)
b. 從軸直徑 D2 (mm)
從軸一圈脈波數(shù)R2 (Pulses/Rev)
從軸速度 F2(Hz)
從軸速度 V2(mm/sec)
c：根據(jù)同步時線速度相同即
V1=V2
(F1*3.14*D1/R1) ＝ (F２*3.14*D２/R２)
F2/F1 = (D1*R2*K減速比)/(D2*R1)
= (D250*D256*D258減速比)/( D252*D254)
=D274
=D106脈沖比同步倍率
(5)D108倍率上限
(6)D110加速曲線選擇:
0-3曲線選擇逐級平滑
(7)D111CAM曲線選擇:
選擇0保證了切刀切完后回到上位零點等待
8：D112結果ok
以上部分完成了D100-D112的計算填充數(shù)據(jù)過程，也就是完成了飛剪程序部分設計，
3.3 飛剪程序運行監(jiān)控
D1799設定X 軸輸入端子極性端子極性PG0
D1800輸入點狀態(tài)b5DOG原點信號來計數(shù)點 D50LDPm125無效
D1816=530原點回歸 DOG 下降沿檢測原點回歸方向 A/B 相脈沖
D1828 X軸原點回歸速度
D1830 X軸原點回歸減速速度
D1832 X軸零點信號數(shù)N
D1833回原點后X軸補充距離P k0
D1838X軸目標位置(I) P(I) （Low word）
D1848X軸現(xiàn)在位置CP(PLS) （Low word）
D1864=H305 X軸手搖輪輸入響應速度設定A/B相脈波4倍頻
D1846=100 X單段速定位運動模式啟動
D1846=40原點回歸模式啟動
D1846=2000插入單段速定位運動模式啟動
經過上面的分析將分析過程寫成程序即完成了主體程序設計，其它各種安全保護和附加功能同WPL程序編寫就不一一贅述。
（2）將速度關系建立在位移關系圖上, 在這里我們假設位置1在主軸位置100, 位置3在主軸位置200, 位置4在主軸位置300：
在生成的位移關系圖中橫軸即是主軸（送料軸）回饋的脈沖量，縱軸即是從軸（切刀軸）運動脈沖量，主軸的位移量(脈沖數(shù)) 是裁切長度，在主軸運動過程中從軸（切刀軸）跟隨一周，裁切一次。在速度關系圖中我們可以看到，從軸與主軸之間有同步裁切區(qū)，保證了兩者之間的速度同步。
以上是飛剪功能介紹以及如何建立CAM關系圖，在線纜裁切機中，主軸（送料）不由20PM控制，但其運動由計米輪編碼器回饋給了20PM，因此也可以建立送料主軸與切刀從軸之間的運動關系。裁切曲線動態(tài)調整介紹CAM曲線可以做到程序中實時進行修改，裁切曲線動態(tài)調整是通過FROM/TO指令來完成，只要在裁切周期完成之前寫入即可在下一個周期自動變換。在CAM曲線參數(shù)中提供了各種平滑曲線供選擇，滿足對加減速平滑的需求。
4 結束語
基于臺達20PM運動控制器的線纜定長切割設備已調試完成并正常運行，裁切重復精度達到客戶工藝要求的±1mm以內。20PM飛剪功能成功應用于線纜裁切機。這是20PM飛剪功能的又一次成功應用案例，可廣泛應用于各行各業(yè)的物料裁切等場合。
DVP20PM是臺達PLC家族中運動型控制器，具有強大的運算處理能力，可輕松完成各種二軸、三軸運動控制，特別適合對位置控制和實時響應有較高要求的高速定位應用場合，并內置高速繞線、飛剪、追剪等高階應用功能，廣泛應用于食品加工、包裝、木工、機床、線纜切割等行業(yè)。
