翠欧运动控制器MC206在轧辊磨床中的应用

大型轧辊磨床广泛应用于冶金、铝加工、造纸、塑料等行业，可磨削圆柱形平辊，中高(凹)曲线磨削和任意曲线，锥面磨削。通过英国翠欧运动控制器MC206，控制三个伺服轴，即砂轮架X轴、中高机构U轴、拖板Z轴。能够实现任意曲线的运动控制，很方便地控制轧辊磨床的磨削曲线。通过日本三菱触摸屏，设置和显示相关的图形和参数，实现了人机对话。通过日本欧姆龙PLC，控制机床所有的逻辑动作。由于采用了世界一流的轧辊磨床制造技术，产品性能和加工精度均达到了世界先进水平。

一. 硬件连接

图一：以MC206为控制核心的控制系统布线图

图一中左下端是翠欧公司的MC206(带绿色端子)、它是整个系统的控制核心。上端的欧姆龙PLC实现简单的I/O控制、右下端的安川伺服驱动器和电机是系统地执行元件。MC206单元本身有16个输入输出点，我们用了9个输入信号分别连接三个轴的参考点信号和限位信号。MC206通过串口B和欧姆龙C200HE的RS232接口连接进行通讯，这样PLC的输入信号和触摸屏的控制信号可以直接与MC206进行连接。

MC206有四路模拟量输出信号，我们用了其中的三路与安川伺服单元相连，控制其三个伺服电机，硬件连接如图一所示。我们选用了ε－II系列SGDM型的伺服单元和SGMGH型伺服电机，伺服电机的控制方式为速度控制方式。MC206的第3号连接端子中V－是输出信号的公共端，V－和V0的信号输出到轴0，即X轴的伺服单元；同样V―和V1输出到轴1，即U轴的伺服单元；V―和V2输出到轴2，即Z轴的伺服单元。MC206中对应轴的编码器反馈接口分别与三个伺服的PG分频输出相连，这样由MC206实现了对三个伺服轴位置环路的闭环控制。

二. 软件编程

要编的程序主要包括：轴参数设置、通讯程序、手动方式程序、回参考点设置、自动方式程序、曲线插补程序。

轴参数设置的内容主要有：轴的类型、轴的反馈极性、比例增益、加速度、减速度、硬限位开关、回参考点开关、软限位等。

将MC206的串行端口1设置为HOSTLINK的主站协议，可以用HLM_READ(……)指令来读取OMRON的PLC内部数据，用HLM_WRITE(……)指令来改写其PLC内部的数据，以供触摸屏显示。

在多数轧钢厂，要求轧辊表面为一正弦曲线。如轧辊长度为变量VR(2)，中高量为变量VR(1)，以下简单的编程就能满足正弦曲线的磨削：

主轴运动程序如下：

BASE(0,1) ‘基准轴为零轴和一轴

RUN "CAM", 6 ‘按优先级6，运行电子凸轮程序

REPEAT ‘重复循环开始

DEFPOS(0,0) ‘定义双轴原点

SRAMP AXIS(1)=5 ‘设定平滑固定加减速过程

MOVE(2) AXIS(1) ‘正方向转两个单位

WAIT IDLE AXIS(1) ‘直到该轴运动停止

WA(200) ‘等待200毫秒

MOVE(-2) AXIS(1) ‘反方向转两个单位

WAIT IDLE AXIS(1) ‘直到该轴运动停止

WA(200) ‘等待200毫秒

UNTIL FALSE ‘没有错循环就不停止

下面这段程序就是计算并执行电子凸轮功能(砂轮轴)

FOR i =0 to 7200

TABLE(i, SIN(i＊PI/7200)) ‘此循环做数组表

NEXT i

REPEAT

CAMBOX(0,7200,VR(1),VR(2),1) ‘0轴跟随1轴做正旋曲线运动

UNTIL FALSE

以上公式实现的曲线如下图所示：

图二：两轴运动轨迹图

图中蓝线表示主轴的速度轨迹，红线表示砂轮轴的位置运动轨迹。

以下是我们在客户使用现场拍摄的一张轧辊磨床实物图片。图中左方的金属辊子就是要被磨削的工件。紧挨着该辊子的就是砂轮。整个机器操作可以通过仪表盘上的按钮和人机界面实现。

图三：大型轧辊磨床工作现场

三. 结论

采用以上方案，我们已经先后生产了5台轧辊磨床，第一台使用至今已有近两年的时间，根据用户的实际使用情况，机床的性能非常稳定。实践证明：翠欧运动控制器MC206在轧辊磨床中不失为一种既经济又有效的控制系统。