丹佛斯MCO305運動控制器的電子凸輪功能在色標定長橫切機上的應用
引言：
定長或色標定長紙箱、紙袋橫切機是紙袋機和瓦楞紙箱機的關鍵設備。隨著生產速度和精度要求的提高，對驅動器和控制器的性能和響應要求也越來越高。以前的解決方案一般使用專用的運動控制器和伺服驅動器。丹佛斯公司的FC302伺服驅動器結合MCO305運動控制卡提供的電子凸輪色標同步功能，為這個行業提供了一種一體化的易用的解決方案，用戶只需要設置幾個簡單的參數，就能實現任意切割長度、任意切割位置的實際生產需求，操作和調試也非常簡便。
一、MCO305運動控制器功能簡介
MCO305硬件I/O端口配置：
• 兩個編碼器接口
支持增量編碼器，單圈或多圈SSI絕對位置編碼器，Hiperface接口編碼器。
• 10個數字量輸入
• 8個數字量輸出
• 1個RS485通訊口
• 1個CANOpen通訊口
• 另外還可以利用變頻器本體的全部資源。
MCO305與變頻器的通訊結構：
系統內部有兩條通訊總線，一條是SPI總線，速度較高，專門用于傳遞編碼器信號和變頻器速度給點指令；另一條是CAN總線，處理相對來說響應要求不高的數據和指令。
二、 MCO305運動控制器電子凸輪功能
MCO305的電子凸輪同步功能允許用戶按預先定義好的從軸-主軸位置關系曲線（電子凸輪曲線），控制從軸運行。電子凸輪同步還可以在附帶色標修正信號的情況下執行，這在紙袋機中是必須的，因為要求切刀切割點正好在色標上。
丹佛斯的編程軟件Aposs內含電子凸輪曲線編輯工具，用戶首先填表定義電子凸輪曲線的固定點，然后編譯器借助樣條曲線差補從固定點計算曲線。編譯器計算時根據轉矩最小原理進行了優化。為了防止在重復的曲線周期下發生速度跳變，開始和結束時的速度是相等的。
差補曲線有3次曲線、5次曲線、切線和梯形共4種，電子凸輪切割時要求切刀速度與主機線速度同步，同步區的電子凸輪差補曲線要定義為切線，這樣從機與主機的速比就能維持為常數保持不變。
電子凸輪曲線輪廓在MCO305內部是以數組方式保存的，用戶可以用DIM指令和SETCURVE命令調用數組。電子凸輪同步時，用戶可以在線修改電子凸輪曲線。新的電子凸輪曲線將在下一個凸輪周期開始時自動被調用，用戶不需要操心電子凸輪曲線切換的問題。
三、色標定長切割的工藝要求：
定長切割的工藝圖
色標定長切割的工藝要求：
1. 橫切刀連續運轉，橫切刀每旋轉一周，被切割材料正好走過一個定長長度；
2. 切割時有同步區，材料線速度與切刀線速度相同；
3. 切斷點正好在色標點。
色標定長切割的應用中引入電子凸輪同步控制的主要目的是為了以最小的加減速轉矩實現高速定長切割的工藝要求。切刀周長、裁切長度和同步區寬度將決定電子凸輪曲線的形狀。
定長500毫米的電子凸輪曲線
定長1200毫米的電子凸輪曲線
上圖為不同定長時對應的典型電子凸輪曲線例。其中藍色曲線就是電子凸輪的位置曲線，紅色曲線是速度曲線，中間綠色線段為同步區域。同步區的速比是恒定不變的，可以看到，當定長較短時，非同步區的速比要提高；當定長較長時，非同步區的速比要減小，以保證切刀旋轉周期與主軸定長輸送周期一致。
四、MCO305色標電子凸輪同步在色標定長切割上的應用：
電子凸輪色標定長飛剪的系統構成
五、結束語：
現場實際運行證明MCO305電子凸輪控制加上FC302驅動器加上交流伺服電機，響應速度和切割精度都不亞于以前專用的設備。系統調試較專用設備大為簡化，而且設備成本也更低，得到客戶的一致好評。
參考文獻
[1] FC300 Design Guide. MG33BC02. Danfoss
[2] MCO305 Design Guide. MG33L502. Danfoss
作者簡介
夏明：工程師，從事工業驅動控制的應用和研究。聯系方式：上海市汶水東路918號5號樓一層，郵編：200434，電話：021-65618877
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