瓦楞紙電腦橫切控製係統工藝簡介

――廣州博瑋伺服科技有限公司產品技術部
　　1、硬件組成　　

針對瓦楞紙飛剪設備專用控製係統，我們采用大連立達NC-70(瓦楞紙專用)作為核心控製器，PRO-FACE為用戶的顯示設定窗口；交流伺服電動機的伺服驅動單元采用的是博瑋/BWS-BB伺服驅動器
；飛剪伺服電機為低慣量

、大轉矩德國AMK技術的廣州博瑋/BWS
，以保證飛剪的快速響應和精準啟停.

2、軟件設計
　　2.1 工藝情況
　　旋轉式飛剪每旋轉一圈完成一次剪切，測量輥計長脈衝碼盤提供送料輥送過的帶材長度情況，剪刃位置檢測碼盤自動定位，采用"雙位置逼近----速度同步"控kong製zhi方fang式shi控kong製zhi飛fei剪jian剪jian刃ren加jia速su段duan的de速su度du，使shi得de剪jian刃ren進jin入ru咬yao合he的de同tong時shi，通tong過guo的de帶dai材cai長chang度du正zheng好hao是shi需xu要yao的de板ban材cai定ding尺chi，同tong時shi剪jian刃ren的de水shui平ping速su度du分fen量liang正zheng好hao和he帶dai材cai的de速su度du相xiang等deng，同tong步bu剪jian切qie完wan成cheng後hou，按an照zhao"期望零點減速法"控製飛剪減速
，並準確地停在上死點（高速剪切短定尺帶材時，飛剪會在合適的切換點從減速切換到加速

，繼續下一次剪切）
，從而精確地完成一次定尺剪切。
　　2.2 工作原理
　　飛(fei)剪(jian)的(de)剪(jian)切(qie)過(guo)程(cheng)主(zhu)要(yao)是(shi)將(jiang)瓦(wa)楞(leng)紙(zhi)沿(yan)機(ji)組(zu)方(fang)向(xiang)的(de)直(zhi)線(xian)運(yun)動(dong)和(he)剪(jian)刃(ren)的(de)圓(yuan)周(zhou)運(yun)動(dong)，按(an)工(gong)藝(yi)要(yao)求(qiu)協(xie)調(tiao)配(pei)合(he)好(hao)，由(you)於(yu)采(cai)用(yong)控(kong)製(zhi)精(jing)度(du)高(gao)的(de)全(quan)數(shu)字(zi)交(jiao)流(liu)裝(zhuang)置(zhi)控(kong)製(zhi)機(ji)列(lie)的(de)速(su)度(du)，所(suo)以(yi)在(zai)剪(jian)切(qie)過(guo)程(cheng)中(zhong)
，主(zhu)要(yao)是(shi)控(kong)製(zhi)剪(jian)刃(ren)的(de)運(yun)動(dong)。圖(tu)4 是剪刃的運動軌跡示意圖。X是上死點，Y點是咬合點
，XY弧段是剪刃的加速段，在Y點讀入測量輥的計長脈衝數，同時將剪刃脈衝和計長脈衝計數器清零及重新開始計數
，為剪切下一張做準備；YZ弧段是同步段，這時剪刃在水平方向的速度分量和機組速度（也就是帶材速度）保持一致
，保證剪切斷麵的質量，並不劃傷帶材的表麵；ZX弧段是減速段，對中長定尺的剪切，現應不同用戶的要求，可靈活調整入刀角度和踢料速度，來滿足不同板帶的剪切效果。

　　剪刃會在上死點X點停車等待，對短定尺的剪切，需要從減速狀態平穩地轉入加速狀態。圖5是剪刃速度波形

　　2.3 數學模型
　　通過分析剪刃和帶材在每一次剪切中的運動關係


，根據勻變速運動方程
，導出剪刃在XY加速段的速度模型為：

　　式中，Vr是剪刃速度，VL是機列速度，a是剪刃加速度，ΔP是位置偏差，其計算公式是：

　　其中，L是設定的剪切長度（轉化成脈衝數），A是通過的帶材實際計長脈衝數，BO是剪刃轉一圈的脈衝數（由剪刃位置測量碼盤脈衝當量確定的固定數），B是剪刃位置反饋的脈衝數。位置偏差值ΔP作為飛剪速度基準的一個參量
，控製剪刃的運動
，使剪刃到達Y點時
，位置偏差減少到零，即：

　　由於Y點是計數的零點，而剪刃轉一圈的位置反饋值是Bo，於是當剪刃運動到Y點時，有下式存在：

　　也就是實際的帶材送料長度即剪切長度等於設定長度。當然在飛剪的加速過程中，（L-A）和（Bo-B）都是逐漸趨近於零的，所以位置偏差值ΔP也是逐漸趨近於零的
，這就是所謂的雙位置逼近。
　　再看Vr，當剪刃運動到Y點時，如上所述，

　　可見這時的剪刃速度等於機組速度，做到了兩個速度的同步。所以將飛剪加速段的控製方法稱為"雙位置逼近-速度同步法"。
　　需要注意的是：剪刃運動軌跡是圓，帶材運動軌跡是直線
，所以在ΔP的計算中要將兩個脈衝當量統一。如圖4 所示
，過Y點作一條切線
，假設剪刃B1在切線上的對應點為B2，即B1Y弧段=B2Y線段 ，而B就是剪刃脈衝在帶材運動方向的等效脈衝值。
　　從Y點開始
，剪刃速度保持和機組速度相等

，對帶材進行剪切，當剪刃到達Z點時
，飛剪進入減速段，其減速段的速度模型是：

　　式中，β是剪刃減加速度
，Co是減速段ZX弧段的脈衝數，Bj是相對Z點為零點的剪刃位置反饋脈衝數，而當剪刃向期望的零速度點X點運動時
，（Co-Bj）逐漸趨於零

，則Vr 也逐漸趨於零
，到達X點時，剪刃速度Vr正好等於零。這就是"期望零點減速法"。
　　飛剪的啟動條件是：

　　也就是，當ΔP使得上式成立時
，飛剪開始進入加速。
　　在短定尺剪切時，飛剪從減速向加速轉換的條件是，按加速段數學模型計算的剪刃速度Vr等於減速段數學模型計算的剪刃速度Vr時，停止減速，轉為加速。
　　飛剪部分由NC-70與PRO-FACE聯合完成。主程序結構如圖6所示：

　　中斷程序主要是響應剪刃到達Y點時，NC-70高速計數模板按照予設的定位中斷值，觸發主CPU中斷。中斷程序讀入測量輥計長脈衝計數器的實時值，將剪刃位置脈衝計數器和計長脈衝計數器複位，同時加速段標誌複位、同步段標誌置位。

　　3、係統特點和應用效果
　　3.1 係統特點
　　A、將傳統的接近開關定位（主要是Y點）
，改為剪刃脈衝碼盤自動定位（調試時或更換碼盤時進行一次自動定位），消除了接近開關有死區、易受溫度


、震動等因素影響的缺點；
　　B
、主程序執行的循環時間不到1mS，從根本上保證了控製精度
；
　　C、在線更改機組速度、剪切長度或切換用戶料單設定，均不影響正常剪切，而且NC-70控製器提供1000個料單的強大設定功能
，隨時可以插單和清單。為了保證加速段和同步段的穩定性，由高速掃描和快速響應的NC-70控製器來保證板帶的剪切精度是最合適不過的
；
　　D、采用特殊的優化開方程序
，大大減少了開方程序的執行時間，可與世界先進的美國（UNICD）
、日本（NUSCO）產品相媲美；

3.2 應用效果

E、對於NC-70專用瓦楞紙控製器的性能：可精準的達到用戶的工藝要求

，電氣設計精度為±1Pulse（±0.1mm）,完全可以滿足瓦楞紙行業追求的±0.5mm的誤差；

F
、現有的NC-80/70係列產品已近20套產品應用在汽車散熱器管線、瓦楞紙、管材以及板帶行業
，均得到用戶的肯定。

3.3主要業績

G

、北京弘大汽車散熱器有限公司改造項目
，現使用NC-80控製器運行良好
；

H、廣東大化汽車散熱器集團
，給日本配套項目1條，我們獨立完成第二項目組的全線電氣係統
，使用的NC-80控製係統現運行良好
；

I、大連富地重工集團已有多套應用在管材剪切飛鋸係統
，現有部分項目正在洽談和調試中；

J、並在銅陵金威銅業有限公司調試板帶橫剪和縱剪設備3條

，現運行情況良好；

K
、與邯鄲冀龍公司合作在山東淄博現場的應用
、與河南遠航公司合作在舟山現場的應用、與邯鄲大正機械廠的合作在石家莊和衡水現場的應用、在通遼昊天紙業現場的應用
，現均運行良好。

                            廣州博瑋伺服科技有限公司技術部　劉小姐