1 引言

增量式剪切控制，對本系統(tǒng)來說主要是按要求對特定的銅片進行定長或增量式剪切。剪切后的銅片壓制成銅排做成軟連接器產(chǎn)品，用于電控柜等電器設備的電流引入，滿足客戶對產(chǎn)品規(guī)格的不同要求。根據(jù)設置的增量不同，軟連接器可以彎曲不同的角度，相比于相同長度的銅片做成的連接器，節(jié)省空間、美觀，散熱效果好。對小企業(yè)或加工中心來說，面對的是大量零散的、需求量小的、品種規(guī)格多的用戶，它所需要的是價格相對便宜，又能保證剪切質(zhì)量和剪切精度，操作簡單、方便、靈活的剪切生產(chǎn)線，為此我們開發(fā)了銅片剪切自動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)現(xiàn)已投入實際生產(chǎn)運行，運行穩(wěn)定可靠。

2 系統(tǒng)設計

2.1 工藝解構(gòu)

剪切系統(tǒng)的工藝示意如圖1所示，此圖主要是該剪切生產(chǎn)線的機械部分。主要有開卷機、活套光電開關檢測、夾送輥、剪切機、拉料機等五部分組成。開卷機主要由變頻器電機控制，可以完成對原材料的開卷和收卷動作；位于緩沖坑中的光電開關的作用：根據(jù)銅片的下垂程度，決定開卷機的運行速度，保證正常送料；夾送機構(gòu)由交流伺服電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，完成板料的定長和增量式傳送；剪切機有高壓氣體控制，左右沖交替進行，由左右兩邊的接近開關控制。

圖1 增量式剪切系統(tǒng)工藝示意圖

2.2 電控系統(tǒng)設計

系統(tǒng)參數(shù)設定和顯示通過觸摸屏完成。整個系統(tǒng)的控制部分主要有plc、伺服驅(qū)動器來完成，系統(tǒng)控制如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)控制示意圖

根據(jù)系統(tǒng)運行和控制要求，選用富士的micrex-sx spb系列plc，其使用簡單，功能強大，最優(yōu)性能價格比，能滿足各種各樣自動化控制需要，且具有尺寸小不受安裝場所限制，大容量內(nèi)存，高速指令功能；并提供了方便、簡潔、開放的通信功能；可直接連接pod；使micrex-sx spb系列plc可以很好的滿足控制要求。人機界面選用富士ug221系列觸摸屏，黑白，5.7寸。進行參數(shù)的設定、顯示。伺服系統(tǒng)采用武漢邁信的伺服驅(qū)動器和華大電機。變頻器選用富士的frenic multi系列變頻器。

3 增量式剪切控制

3.1控制原理

板材定尺和增量式剪切部分是整套設備的關鍵，剪切是在材料停頓時刻進行的，也就是說，切刀刀口分離時，控制系統(tǒng)啟動，送料長度由plc、伺服驅(qū)動器聯(lián)合進行控制。觸發(fā)開始后，系統(tǒng)直接以預設的加減速率、最高速度、目標長度以及所設增量為基本參數(shù)，計算出運轉(zhuǎn)速度曲線，直接驅(qū)動伺服電機送料，若設定單位脈沖的移動量和編碼器每轉(zhuǎn)一圈的脈沖數(shù)，當夾送輥的直徑一定時，夾送輥每轉(zhuǎn)一定的角度或圈數(shù)，板料的移動長度也就確定了。當plc“指示”伺服驅(qū)動器所發(fā)出的脈沖數(shù)達到所設定的脈沖數(shù)(即長度)時，plc發(fā)出信號，交流伺服電機停止轉(zhuǎn)動，同時，剪切系統(tǒng)的電磁鐵通電，氣缸執(zhí)行剪切動作。剪切機構(gòu)的每一次剪切使接近開關獲得一個脈沖，此脈沖作為計算剪切數(shù)量。依次循環(huán)，自動地將卷材切割成一定數(shù)量的定尺或增量式長度的板材。

3.2參數(shù)設置

(1) 主軸轉(zhuǎn)速(自動運轉(zhuǎn)時，下同)的確定:確定主軸的轉(zhuǎn)速要兼顧兩個方面：一是生產(chǎn)能力；二是轉(zhuǎn)動慣性。轉(zhuǎn)速不是越快越好，太快，轉(zhuǎn)動慣性大，達不到精確停止的要求，剪切長度精度不高；慢了，達不到生產(chǎn)率的要求；在此系統(tǒng)中有一個合理的速度范圍供用戶選擇。

(2)脈沖當量的確定:在本例中，之所以能進行高精度定尺和增量剪切，實際上就是精確的控制夾送輥每個脈沖轉(zhuǎn)動的角度(脈沖當量)。當夾送輥直徑一定時，它轉(zhuǎn)過一定的角度，就對應轉(zhuǎn)過一定的弧長，即為板料移動的長度。從理論上說，脈沖當量越小，剪切長度精度越高，但對控制系統(tǒng)的要求也越高，不經(jīng)濟。一般情況下，脈沖當量比加工精度高一個數(shù)量級即可；本系統(tǒng)剪切長度一般在2cm～200cm之間，要求精度為0.01cm。伺服電機主軸轉(zhuǎn)四圈(50mm/圈)，夾送輥轉(zhuǎn)一圈(200mm/圈)，所設脈沖當量為0.01mm/脈沖，等夠滿足精度要求。

4 系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)軟件的設計包括觸摸屏的軟件設計和plc的運行控制軟件設計兩部分。

4.1 人機界面的軟件設計

本系統(tǒng)人機界面所有畫面均用ug00s-cwv3軟件進行設計，有四幅畫面組成：開機畫面、手動畫面、自動畫面和信息顯示畫面。經(jīng)ug00s-cwv3編譯無誤后，從個人電腦中下載到人機界面，如果與plc的通信能正常進行，并且plc側(cè)相應的程序也正確無誤，則即可使用。人機界面通過rs422通信電纜直接與與plc編程器端口連接，實行命令設定型通信。根據(jù)來自人機界面的請求命令，可以實施plc內(nèi)部存儲器的讀寫操作。plc完成處理后，回送答復給外部設備。plc側(cè)不用特意編寫通信程序。這里只給出手動，數(shù)據(jù)輸入和自動畫面。

(1) 手動畫面：手動畫面主要完成板料安裝時或剪切完后對主要機械部分的控制調(diào)整。

開卷和收卷按鈕，按下后做做開卷和收卷動作，松開后停轉(zhuǎn)；進料和退料按鈕，按下后伺服進料和退料，松開伺服停轉(zhuǎn)；左沖按鈕：按一下沖頭左沖，如果沖頭不動，說明沖頭在左邊；右沖按鈕：按一下沖頭右沖，如果沖頭不動，說明沖頭在右邊；拉料開按鈕：按一下切片送料運行；拉料關按鈕：按一下切片送料停止；返回按鈕：返回開機畫面，如圖3所示。

圖3 手動畫面

(2)數(shù)據(jù)輸入和自動畫面：之前，我們所需要的首片長、片長增量、總片數(shù)和伺服電機速度。另外，現(xiàn)片數(shù)是在自動運行過程中，如果有殘片存在時，用來補片用的，如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)輸入畫面

4.2 plc軟件設計

plc的程序和人機界面的畫面設計相互配合來完成系統(tǒng)的功能。用plc：完成手動控制和自動定長或增量式剪切；

plc程序結(jié)構(gòu)圖分別如圖5、圖6、圖7所示。

圖5 主程序結(jié)構(gòu)圖

圖6 手動畫面結(jié)構(gòu)圖

圖7 自動畫面流程圖

5 結(jié)束語

適當改變脈沖當量、夾送輥直徑，剪切精度可提高一個數(shù)量級；此系統(tǒng)實際運行效果良好剪切長度、精度、剪切速度完全達到設計要求和用戶要求。