SEW伺服控制在全自动倒棱机进给系统上的应用.docx
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1、SEW 伺服控制在全自动倒棱机进给系统上的应用杨娟;钟存福;黄明初【摘 要】 介绍了 SEW 伺服控制下全自动倒棱机进给系统的机械结构及其控制过程. 该 SEW 伺服控制系统主要包括 SEW 伺服控制器、 PLC、触摸屏,通过 PROFIBUS- DP 对倒棱机进给系统的位置和状态进行监控;利用 SEW 伺服控制器输出扭矩大、 运行速度准确稳定、快速定位等特点,克服了进给系统的误差,保证了进给系统的稳 定,从而提高 HFW 钢管坡口切割的质量和效率,满足倒棱机生产节奏的要求.【期刊名称】 钢管【年(卷),期】 2014(043)004【总页数】 4 页(P68-71)【关键词】 HFW 生产线
2、;倒棱机;进给系统;SEW 伺服控制;PROFIBUS-DP;精确定位; 全自动【作 者】 杨娟;钟存福;黄明初【作者单位】 中国石化集团石油工程机械有限公司沙市钢管厂,湖北荆州 434001; 中国石化集团石油工程机械有限公司沙市钢管厂,湖北荆州 434001;中国石化集团 石油工程机械有限公司沙市钢管厂,湖北荆州 434001【正文语种】 中 文【中图分类】 TG502.35平头倒棱机设计为高频焊( HFW)管管端的自动平头倒棱,其目的是切削钢管外倒角或提供焊接用坡口,切削管端保证管端与同轴线的垂直度,为现场施工加工出 所需的坡口,以便进行组对和焊接。倒棱机设备中的进给系统是最为关键的部分
3、, 它的运行状况决定着加工钢管的坡口精度和管端的光滑平整度 1 。中国石化集团石油工程机械有限公司沙市钢管厂(简称沙市钢管厂) HFW 生产线 选购了国内最新设计的全自动倒棱机,其生产效率为 2 根/min。该全自动倒棱机 的动力头进给采取伺服减速电机驱动和滚珠丝杠进给的传动技术,按“空载快进 粗进给精进给原地平整快退”的顺序完成每根钢管的平头倒棱过程。本 文将重点介绍 SEW 伺服控制在全自动倒棱机进给系统上的应用。1 进给系统机械结构全自动倒棱机的进给传动系统包括 SEW 伺服电机、减速机、轴承座、联轴器及滚 珠丝杠等。进给系统中伺服电机和减速机的选型最为重要,如伺服电机的电机功率 和减速
4、机的减速比 2 ,选型时需要满足快进时进给速度大而输出扭矩小,工进 时进给速度小而输出扭矩大。经计算并试验验证,选用 7.5 kW 伺服电机及其自带 的减速机,减速比为 7 ,电机最大输出扭矩为 146 N m,试生产后完全满足现场 要求 3-4 。全自动倒棱机进给系统的机械结构如图 1 所示。图 1 全自动倒棱机进给系统机械结构示意2 电气控制系统的设计采用可编程逻辑控制器 S7-300 ( PLC )、 SEW 伺服控制器、伺服减速电机、触摸 屏等组成基于 PROFIBUS-DP 现场总线控制的系统 5-9 。其中 PLC 作为控制 单元, SEW 伺服控制器作为驱动单元,伺服减速电机作为
5、执行单元,伺服电机内 置的编码器作为数据采集器,系统中的触摸屏可实现在线调速并实时显示工进速度 等其他参数。全自动倒棱机电气控制系统结构如图 2 所示。图 2 全自动倒棱机电气控制系统结构德国 SEW 公司提供的 MOVIDRIVE 系列伺服控制器内置有位置处理器,采用伺服电机尾部的编码器作为位置信息源构成位置环 4 。该伺服控制系统是闭环控制, 具有控制可靠、响应快速、运行速度稳定等优点,并且伺服电机输出扭矩大,而这 些特点均是全自动倒棱机所必需的。3 SEW 伺服控制设计和调试3.1 SEW 伺服电机的程序设计SEW 伺服变频器的 PROFIBUS-DP 现场总线控制,选择所要组态的过程值
6、,选 “6PD”, PLC 接收从变频器 6 个过程输入字“6PI”,包括状态字、实际位置、 实际转速、有功电流、利用率; PLC 发送 6 个过程输出字“6PO”,包括控制字、 目标位置、设定速度、加速时间、减速时间 9 。 SEW 伺服变频器的硬件组态如 图 3 所示。 SEW 伺服控制系统通过软件 MT-Manager 进行参数设置 5 , SEW 伺服变频器的参数调试界面如图 4 所示。图 3 SEW 伺服变频器的硬件组态图 4 SEW 伺服变频器的参数调试界面在 PLC 中, Step7 软件中调用一个伺服变频器 PROFIBUS-DP 总线控制功能 FC140 ,以此实现状态字、实
7、际位置、运行速度、实时电流、故障的读取,控制字、 速度设定、目标位置的写入 10 。 SEW 伺服控制系统程序 FC140 具体如下: CALL FC 140/SEW 伺服控制程序DRIVE_IO_ADDRESS: =320/伺服控制器外部起始地址ENABLE_RAPID_STOP : =L0.0/使能RESET: =L0.1/故障复位JOG_PLUS_MODE: =L0.2/点动正转JOG_MINUS_MODE : =L0.3/点动反转REF_TRAVEL_MODE : =L0.4/寻参模式POSITIONING_MODE : =L0.5/自动模式SETPOINT_POS : =MD222/
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