PLC及伺服系统在冷切切割设备中的应用

摘要

本文以钢管切割生产线中的自动定长切割设备为研究对象，提出了锯片在高速旋转的过程中变速进给切削的新理念，研究开发了可以变速、定长切割，具有设备可靠性高、结构简单、易于调试等特点的冷切割设备控制系统。
　　 系统采用三个交流伺服电动机，一个控制锯车的速度和位移，一个控制锯片的进给，另一个控制锯片的高速旋转，使锯片在整个进给过程中，不但能够进行定长切割，还能够根据切削面积和材质的不同而实现变速运动。克服了传统加工方式中存在的高能耗、锯片抖动剧烈、工作效率低、锯片使用寿命短、钢管端面质量差等问题，并据此设计了控制系统的总体方案，即采用PLC作为核心控制器，触摸屏作为人机交互媒介，同时上位机利用组态软件实现系统状态的监控。系统选用S7-200的PLC，安川∑Ⅱ系列交流伺服驱动系统、威纶通公司的MT506触摸屏和力控组态软件作为核心组件。
　　 针对该套设备的特点，文中介绍了伺服控制的原理、控制模式以及应用方法，详细分析了锯片在高速旋转中变速切削的机理和数学建模过程、配方数组的建立、PLC控制伺服驱动器实现相应速度曲线的方法、系统中的监控画面和组态画面的建立等问题。
　　 整个系统可以通过PLC根据配方数组的数据，控制锯车伺服电机和锯片伺服电机的速度和位移，并通过旋转编码器向伺服驱动器和PLC发出反馈脉冲信号，同时由组态软件监控系统的工作状态，从而形成闭环控制系统。该系统自动化程度高，可靠性高，钢管的切削质量高，锯片的使用寿命长。