圖1 裁剪工藝流程圖

2.2 工藝數據要求
　　根據裁剪工藝需要及物理計算
，滿足工藝技術指標的相關技術數據配置為：送料機功率，7.5kW
；校頻機減速電機功率為3.7 kW，減速比為15：1
；切板機電機功率，4 kW；皮帶傳送電機功率
，3.7 kW； 校頻機滾軸直徑，108mm

；編碼器分辨率，500ppr；送料機最高速度，25m/min；切板機速度，60次/分；原料鋼板厚度為3～5mm，寬度小於460mm；緩衝地坑：4m長，3m深。
2.3 傳統裁剪控製係統存在的問題
　　按an上shang述shu工gong藝yi數shu據ju要yao求qiu對dui這zhe類lei控kong製zhi係xi統tong進jin行xing設she計ji並bing不bu困kun難nan

，但dan由you於yu傳chuan統tong解jie決jue方fang案an存cun在zai的de缺que陷xian，往wang往wang留liu下xia諸zhu多duo遺yi憾han。如ru對dui低di端duan設she備bei而er言yan，傳chuan統tong實shi現xian方fang法fa一yi般ban采cai用yong直zhi流liu調tiao速su係xi統tong，實shi施shi方fang案an的de缺que點dian是shi：係統笨重、耗電量大
、調試複雜

、維護成本高；在定位控製方式方麵，一般采用讀取行程開關信號後通過預減速配合氣壓製動的定位方式, 剪切效率很低, 誤差較大。而對高端設備，一般采用直流伺服技術
，雖然精度和效率得以保證，但價格非常昂貴，產品性能價格比難以令人滿意。
　　隨著計算機技術、自動控製技術和矢量變頻調速技術的高速發展, ruhecaiyongxianjindekongzhijishugouzaoxingnengjiagebiyouyidejianqiekongzhixitong
，shirenmenguanzhudejiaodian
，zhongdadiantonggongsiweicitigonglejiyutaidagongkongchanpindezhengtipeitaokongzhifangan

，bijiaohaodijiejuelecunzaidewenti。
3 基於台達工控產品的裁剪自動控製係統
3.1 控製原理簡介
　　基於BWS伺服的裁剪控製係統整體解決方案控製框圖如圖2所示。係統采用編碼器
、PLC、伺服驅動器器構成自動控製係統以實現精確定位。長度定位采用台達編碼器500PPR與校平送料滾軸直連方式以實現準確測量。校平機由3.7kW減速比為15：1的de減jian速su電dian機ji驅qu動dong，用yong電dian磁ci抱bao閘zha強qiang製zhi克ke服fu鋼gang材cai運yun動dong的de慣guan性xing以yi利li於yu被bei加jia工gong對dui象xiang的de準zhun確que定ding位wei。采cai用yong觸chu摸mo屏ping人ren機ji界jie麵mian作zuo為wei指zhi令ling和he數shu據ju上shang行xing下xia達da的de窗chuang口kou
，通tong過guo人ren機ji界jie麵mian與yuDVP16EH00R通訊，其數據和指令經過PLC控製現場設備。在定位係統中,由於台達EH內建完全開放的經典PID指令
，以該指令為核心，可以在PID運算的過程中，方便快速地隨時動態修正計算結果，P/I/D等所有關鍵參數可隨時修正，通過控製算法的動態修正，彌補了異步電機響應滯後的不足。采用動態PID連續定位算法 ,使處於速度模式下的伺服驅動器可以非常準確地控製異步電機定位。在該算法下,伺服驅動器的給定轉速處於變化狀態,由PLC內置的RS-485接口與變頻器自帶的485接口以115200BPS的高速通訊完成速度給定和狀態檢測，以低成本方式取代原來需要交流伺服才能完成的功能,實現了準確的切長控製。係統中現場設備的各類DI信號反饋到DVP-EH可編程控製器
，經運算後將結果輸出至執行器執行以實現安全可靠的穩定控製。

圖2 整體解決方案的控製框圖

3.2 關鍵數據計算及控製方案說明
　　滾軸直徑為108mm，周長為3.1415＊108=339mm。編碼器采用2倍頻計數，則編碼器計數的精度為339/1000=0.339mm。切板機每切一次的時間為1s

，滾軸帶動板材 以30m/min的速度可以滿足要求。如按加速到最大速度的時間為2s
，減速到0的時間為2s計算，一分鍾內有60-8-4＊8=20s的時間係統以最高速度運行。一分鍾運行的距離為20＊30/60+30＊4＊8＊0.5/60=18m
，可以滿足每分鍾2＊8=16m的要求。
　　PLC的計數頻率：（30＊1000/0.339）/60=1475Hz<3kHz。用台達ES係列的PLC可以滿足要求。
　　采用額定轉速為1450r/min、減速比為15：1的減速電機驅動
，速度為1450/15=96r/min。滾軸軸徑108mm，線速度為3.1415＊108＊96/1000=32.7m/min，大於計算的最高速度30m/min, 因此可以滿足要求的。
　　設定的參數和PLC自動修正的數據存放於PLC的掉電保持區（EEPROM AREA），可以保證數據不會丟失；人機界麵具備電池後備數據保持區（64K Byte），可以存放重要的過程曆史數據；人機界麵可對PLC的數據作二次處理，如報警記錄和顯示等；此外，還可根據客戶的需求靈活進行其它指定要求的設計。為便於遠程監測，可利用EH擴展接口，擴展出第三個串口，實現遠端和設備近端人機界麵的雙重控製。
3.3 安全可靠性考慮
　　係統各個部分設置有電機操作按鈕
、急停按鈕，手動、自動選擇等。所有伺服驅動器集中安裝在控製櫃內
，PLC和人機界麵放在現場設備上，這種配置可縮短PLC和he人ren機ji界jie麵mian的de通tong訊xun距ju離li，減jian小xiao變bian頻pin器qi對dui弱ruo電dian係xi統tong尤you其qi是shi編bian碼ma器qi的de幹gan擾rao，在zai提ti高gao通tong訊xun可ke靠kao性xing和he控kong製zhi精jing度du的de同tong時shi也ye提ti高gao了le操cao作zuo的de便bian利li性xing。伺si服fu驅qu動dong器qi和he變bian、配電設備與信號設備遠離，防止強電對小信號幹擾
，提高精度。電器配電櫃設計考慮：（1）配電係統對各回路均單獨控製，設計有循環風冷、備用電源
、備用按鈕和指示，易於檢修改造；（2）現場電源、聯鎖電源以及低壓供電係統均設計有空氣開關，可防止電源短路的互相影響；（3）五線三相供電

，配電櫃中性線和地線分開，有利於抗幹擾和操作人身安全。
3.4 現場應用與係統設計說明

表1 主要控製元
、器件表

    采用BWS-BBR輪切伺服驅動器及15：1減速電機和電磁抱閘有效地克服慣性對定位的影響以及送料機的衝力
，提高了裁切精度。影響精度的因素眾多
，如編碼器的幹擾
、電機與連軸器間的間隙、連軸器的背隙、編碼器與連軸器的間隙

、原料與滾輪間在運動和停止時存在打滑等等，為此，除了設計時采用高精度編碼器
、BWS-BBR輪切伺服驅動器、快(kuai)速(su)響(xiang)應(ying)的(de)電(dian)磁(ci)抱(bao)閘(zha)外(wai)，在(zai)安(an)裝(zhuang)調(tiao)試(shi)時(shi)必(bi)須(xu)盡(jin)量(liang)減(jian)小(xiao)連(lian)軸(zhou)器(qi)的(de)背(bei)隙(xi)，增(zeng)加(jia)板(ban)材(cai)與(yu)滾(gun)軸(zhou)間(jian)的(de)摩(mo)擦(ca)力(li)。為(wei)了(le)使(shi)送(song)料(liao)機(ji)與(yu)校(xiao)平(ping)機(ji)的(de)速(su)度(du)相(xiang)適(shi)應(ying)，可(ke)在(zai)送(song)料(liao)機(ji)與(yu)校(xiao)平(ping)機(ji)之(zhi)間(jian)采(cai)用(yong)挖(wa)地(di)坑(keng)的(de)方(fang)法(fa)實(shi)現(xian)緩(huan)衝(chong)
，如(ru)送(song)料(liao)機(ji)以(yi)16m/s的速度送料，校平機以2m為一塊板切割，則要求留足2m的餘量。若挖3m長

，2m深的地坑，剛好可以滿足2m的(de)餘(yu)量(liang)滿(man)足(zu)速(su)度(du)匹(pi)配(pei)。但(dan)實(shi)際(ji)鋼(gang)板(ban)是(shi)不(bu)可(ke)能(neng)拉(la)到(dao)水(shui)平(ping)的(de)
，也(ye)不(bu)能(neng)接(jie)觸(chu)到(dao)地(di)坑(keng)底(di)部(bu)
，因(yin)此(ci)在(zai)地(di)坑(keng)底(di)部(bu)適(shi)當(dang)位(wei)置(zhi)加(jia)裝(zhuang)一(yi)對(dui)光(guang)電(dian)開(kai)關(guan)，檢(jian)測(ce)越(yue)限(xian)信(xin)號(hao)，隻(zhi)要(yao)超(chao)限(xian)就(jiu)啟(qi)動(dong)送(song)料(liao)機(ji)，為(wei)了(le)方(fang)便(bian)挖(wa)一(yi)個(ge)4m長
，3m深的地坑就可以滿足工藝要求。
　　係統所選用的主要控製元、器件如表1所示，係統設計中值得關注的有以下幾個問題。
（1）BWS-BBR輪切伺服驅動器，該產品具有極高的性能價格比
，搭配高頻寬響應的位置閉環控製卡PG05，可以大大提高異步電機的響應特性
；
（2）人機界麵選擇台達DOP-A係列5.7′藍屏觸摸屏，該產品外觀精美，開發使用及維護簡單，在同類產品中性能價格比極高，其強大的軟件功能完全滿足類似係統應用需求；
（3）編碼器選用高精度
、高可靠性的台達ES編bian碼ma器qi產chan品pin，該gai產chan品pin核he心xin的de光guang柵zha碼ma盤pan采cai用yong台tai達da專zhuan利li的de激ji光guang刻ke蝕shi技ji術shu並bing搭da配pei專zhuan利li的de光guang電dian轉zhuan換huan技ji術shu，使shi之zhi在zai使shi輸shu出chu脈mai衝chong邊bian沿yan成cheng型xing幹gan淨jing的de同tong時shi而er又you保bao持chi了le高gao頻pin脈mai衝chong輸shu出chu不bu會hui變bian形xing和he丟diu失shi的de特te點dian

；
（4）PLC為台達EH係列，該係列產品采用ASIC芯片
，用硬件方式處理運算指令
，大大提高了處理速度和可靠性，用小型PLC可實現中型PLC的功能。
4 結束語
　　基於BWS伺服解決方案的460mm幅寬成卷鋼板校平剪板機自動控製係統，投入生產實踐使用後應用效果表明：
（1）該方案裁切精度高
，完全滿足用戶要求，操作使用方便；
（2）用異步電機
、BWS-BBR輪切伺服驅動器和高速PLC作簡單搭配能實現快速定長控製
，性能價格比高，符合實際工程需要，能滿足市場需求；
（3）用改進的PID算法可實現對BWS-BBR輪切伺服驅動器和異步電機的頻寬響應控製。