施耐德LMC058運動控制器在成型機上的應用

許志勝，劉 英

（1.大連三壘機器股份有限公司，大連 116000；2.大連博瑞重工有限公司，大連 116000）

施耐德LMC058運動控制器在成型機上的應用

許志勝1，劉 英2

（1.大連三壘機器股份有限公司，大連 116000；2.大連博瑞重工有限公司，大連 116000）

介紹了在成型機上應用施耐德新一代LMC058運動控制器與CANmotion機器總線以及XBTGT5230觸摸屏構成了成型機的控制系統，采用電子凸輪功能實現對成型機的運動控制。整機自動化水平高，系統運行穩定。

LMC058運動控制器；成型機；電子凸輪

0　引言

在橡塑行業中，成型機作為整務生產線的關鍵設備，在將PP、PE、PVC等原材料到波紋管成型的過程中，起了非常重要的作用。以前的成型機均以立式成型機為主，但其模塊上下開合，占地面積小，結構緊湊，但模塊更換較困難，特別是大口徑模塊的更換；同時模塊對數多，更換時間長，模塊不易采用水冷，影響生產效率。新一代的成型機以臥式為主，而本文所介紹的是臥式成型機的升級產品：梭式成型機。它采用運動控制器和伺服進行控制，具有自動回位，定位糾偏等優點。生產不同的管材時，可以根據管材型號進行更換模具即可，而且生產速度更快，生產的管材質量更好。

1　成型機介紹

波紋管成型機是生產波紋管的核心設備，由成型模具，傳動系統，控制系統三部分構成。成型模具一般由30～40對上下（或水平）對開的模片組成，沿一定的軌跡移動，模具閉合構成圓形管子的成型腔，模具打開，使制品脫模，模具可由水或空氣冷卻。其成型過程為：從擠出機擠出管在一定的水壓下，經過真空吸附，使內外壁分別貼合在成型模具和內定棒上成型。而本文所介紹的新一代梭式傳動的成型機，可以減少模塊的數量，進而減少投資成本。波紋管成型機的關鍵就是成型模具運行軌跡的確定，首先建立模具運行的數學模型，然后打印出其軌跡，最后按照這一軌跡組合模具。

2　電氣系統構成

2.1施耐德LMC058運動控制器的特點

性能方面，LMC058運動控制器擁有雙核處理器：

圖1　雙壁波紋管生產線

內核1專門用于管理程序任務，并且為同步軸控制和應用代碼的實時執行提供最大的資源。

內核2專門用于執行通訊任務，程序執行的性能從此不再受影響。

為提高設備的性能和可靠性，LMC058運動控制器有一個用于主編碼器（增量式或SSI）的15針SUB-D連接。

LMC058的執行速度可以達到22ns每指令、即每毫秒可以執行超過45，000務布爾指令，最大可管理2400個I/O，64MB RAM用于程序和數據存儲，同時提供128 MB閃存用于應用程序和數據的備份，LMC058運動控制器能夠消除您對設備能力的各種顧慮。

在開發LMC058運動控制器時，充分考慮了為客戶節約成本的因素，CPU的標準配置。

包含：

42個離散量I/O

內置串口和以太網口

4路模擬量輸入 （型號LMC058 LF424）

1個CANopen主站

1個CANmotion主站

與以往獨立的CPU與的運動控制器不同的是LMC058將邏輯控制與運動控制集中到一個CPU中，省去了以前麻煩的握手信號，符合IEE61131-3的編程標準以及符合PLCOpen標準的運動控制功能塊［2］。功能塊方面有強大的電子凸輪MC_Camin，電子齒輪MC_ GearIn，梯形模式凸輪等功能MC_Movelink，能夠很好的滿足客戶在工藝方面的控制需求。

圖2　系統控制網絡構成

2.2控制系統網絡

整套控制系統網絡采用CANmotion以及EtherNet網絡，LMC058運動控制器與Lexium32伺服之間采用CANmotion網絡，觸摸屏與LMC058之間采用EtherNet網絡。此CANmotion連接可在250kbps與1Mbps之間配置， 并可提供對多達8個Lexium32伺服驅動器和/或Lexium SD3步進驅動器進行配置和控制的選擇。CANmotion總線循環時間可確保軸位置得以刷新。為確保運動總線上的最高性能，建議采用菊花鏈連線架構。

3　控制難點以及解決方案

圖3為成型機模塊某一運動瞬間的運動軌跡圖，從圖中可以看出：

1）在返回區域成型模塊以加快速度返回，這樣，可以減少模塊的數量，進而減少投資成本。

2）成型模塊在中央成型區的進入處和返回處的過渡，不通過曲線導軌，模塊以直角的形式進入中央成型區并從其返回，因而減少了機器的寬度。

3）成型模塊的全部動作都通過伺服電機控制來實現，從而保證了成型機高度平穩的運行并生產出高質量的產品。

大連三壘臥式成型機SBZ500S在控制系統上主要由四軸伺服構成，分別為主軸、輸送軸、合模軸和分模軸。有些同類型的成型機也由五軸來構成，第五軸為上分模軸。工作原理為成型模塊從左右通道返回成型通道的開始位置，然后以垂直的角度進行成型通道，運行的軌跡為矩形而不是橢圓形［3］，如圖3所示。

圖3　臥式成型機模塊排列圖

模塊要按照設計好的曲線來運行，才能保證管材的成型。LMC058運動控制器使用SoMachine軟件的Trace功能，通過在軟件中預先輸入需要監控的伺服參數，啟動數據跟蹤功能，就可以監控到實際曲線。例，伺服軸的位置曲線監控如圖4所示。

圖4　各軸曲線軌跡表

系統的難點在于伺服軸之間的協調關系，以主軸位置為參考，進行相應的位置移動。而解決這一問題的最好方法就是電子凸輪功能。電子凸輪由機械凸輪演變而來，相對于機械凸輪，具有數據可修改行性強等優點。LMC058中提供了電子凸輪功能，根據設計好的數據建立凸輪表，首先，MC_Home通過測量系統在控制系統及機械系統間建立位置關聯。然后，正常運行時，啟動各個軸與主軸之間的MC_CamIn指令，在啟動主軸的MC_MoveVelocity速度控制，就能保證各個伺服軸按照上述的曲線運行。如果在運行過程中出現由于某一個伺服軸滯后，也可以使用MC_MoveSuperimposed來對當前滯后的伺服軸進行位置的追趕。系統還具有保護功能，如果出現某一個伺服軸或者其他影響生產的錯誤報警，通過對此伺服軸以及報警代碼的監控，對整個系統進行停機。

【】【】

4　結束語

大連三壘的成型機是最早使用施耐德LMC058運動控制器的設備，同時使用XBTGT5230觸摸屏進行參數設定，報警監控，凸輪曲線監視等。操作簡單，各項工藝指標滿足生產工藝的技術要求，自調試完畢后，系統運行穩定， 已經投入到實際生產中，效果良好。

［1］ 任忠恩.“梭式傳動”SBZ800雙壁波紋管成型機［C］.全國市政建設應用管材管件及新技術與產品推廣交流研討會，2003.

Application of schneider LMC058 motion controller in forming machine

XU Zhi-sheng1， LIU Ying2

TP273

B

1009-0134（2016）10-0033-02

2016-06-13

許志勝（1975 -），男，黑龍江人，工程師，本科，研究方向為塑料設備制造。