Beckhoff SoftPLC在軋輥磨床改造項目中的應用

陳中文

摘要控制系統用Beckhoff的Twincat軟PLC，硬件平臺為Beckhoff的工控機，通過Bthercat驅動AX5000伺服，對左右移動的x軸，前后移動的z軸，旋轉主軸砂輪，還有Roll軸進行控制，根據設定的輥形數據執行多軸插補運動，磨出設定的輥形。

關鍵詞

Beckhoff；運功控制；軋輥改造

1項目介紹

本項目是對客戶一臺用了20多年的舊軋輥磨床的電控系統徹底改造。它屬于外圓磨床的一種，主要用于冷軋鋼板進行軋制。改造后其圓形度誤差小于1um，表面粗糙度在0.015um～0.02Sum之間，輥形誤差不小于5um，并且同時要滿足加工G輥要求小于10分鐘/根，加工H輥要求小于20分鐘/根。這種難度的改造在國內尚屬首次。

Beckhoff產品的特點和優勢。倍福基于Pc平臺的實時核技術，將安裝了Microsoft WindowsXP操作系統的Pc改造為4套具有多任務能力的實時控制器。Beckhoff產品與TwinCAT軟件相結合，使TwinCAT CP、I/0、PLC、PTP和NC I構成了一套較完整的基于PC平臺的實時控制器解決方案，充分發揮PC機的高速數據處理能力和實時控制器的高速高精運動控制性能。

2控制實現

2.1實現方式

該項目選用的PTP控制模式，未用NCI控制模式，具體實現方法是由選定輥形生成輥形數據，輥形數據傳送到SOFT PLC位置存儲區，通過專用指令生成凸輪曲線，以凸輪曲線的方式實現插補功能。加工工藝參數也由控制軟件發送到PLC，PLC再根據工藝參數決定往復次數等。

2.2關鍵部分實現代碼

2.3恒電流控制

通過高速任務采集電流數據，并做對電流數據處理后，跟據位置電流關系PD運算實現z軸位置的微調，從而實現磨削電流的恒定控制。

3安裝調試

裝配必須嚴格按照使用說明書、原理圖及技術規范執行。減少干擾和被干擾，電機線選用95%屏蔽線并將屏蔽層牢固接地，編碼器線選用多芯屏蔽雙絞線，驅動器妥善接地。

4運行效果

該改造項目，對其電氣系統進行了全部的改造，此次改造完全自主開發了上下位軟件，實現了客戶的加工工藝要求，獲得了客戶非常滿意的評價。

5結論

軋輥磨床的核心難點是輥形曲線的插補算法以及聯動控制，根據軋機生產的要求能夠讓用戶定制所要求的加工工藝。插補算法生成的插補數據必須能夠達到其所要求的加工精度同時還必須滿足機械特性以克服刀花和振痕，而刀花和表面粗糙度又是矛盾的。基于以上因素我們通過對磨削過程進行理論建模和數據分析，在國內率先解決了軋輥磨床的生產工藝問題。