西门子模块6ES7518-4FP00-0AB0详细说明
数控弯管机流程设计
弯管主副夹夹紧、有芯进芯、弯管、辅推弯管、慢弯进行、主副夹退夹、伺服电机动作旋转、退弯动作、退芯完成等。其主要工作流程如图2所示。
图2工作流程
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3 功能与操控界面设计
3.1系统运行方式
数控弯管机分手动、全自动等多种操作方式，并可满足有芯棒和无芯棒，有主动式送料和贯穿式送料等不同控制要求场合的特定需要,并可将操作者填写的加工数据生成标准的G代码程序到指定的程序号,可以节省系统运算时间,提高加工效率.可以按操作者的需要在指定的弯号进行重夹,让加工工件的长度可以不受机台的行程限制.
3.2工件规格数据管理
可存储上900种产品型号，每种型号可设定不限制弯管角度参数和旋转角度参数，可满足多种复杂、多角度、不同空间的要求，并可对工作进度进行实时监控显示。如图3所示。
图3工作进度实时监控
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产品公共参数的输入后，系统会通过MACRO的运算算出其送料追随量：
X=(2∏*R*Z/360)*W+B（其中X:计算完成后的送料轴追随量；R:为圆模的半径；Z:为弯曲角度；W:拉伸系数；B:补偿量。
1 引言
在工业经济快速发展的上世纪90年代后以来，基础设施建设厂房、设备、交通设施需求急剧增加，各种金属管的需求已远远不能满足，许多金属管的形状要求也不断复杂化，从而催生了弯管机系统设计和开发。传统的二维式的弯管机已无法满足复杂的工业需要。三维弯管机正是在这一背景下逐渐开发成熟。可程序设计控制器（PLC）在弯管机控制系统中的应用给复杂要求的弯管系统提供技术保证。到现在由于国内空调，汽车等行业的兴起对于弯管机的需求由量到质的转变，所以同样催生了弯管机技术的飞跃，数控技术终于引入到了弯管机行业，数控的介入是弯管行业的一次技术革命，不管从弯管速度、精度上都是具有相当的优势。台达作为行业的者率先利用产品的优势以及中达电通的整合技术销售给行业带了更强的生命力。
2 概念设计
图1台达数控弯管机架构
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2.1系统概述
基于台达数控系统的三维弯管机架构设计如图1所示。自动三维弯管机控制系统主要由中达通用型数控系统H4C-3、ASD-A400W、200W和2KW伺服驱动器组成。400W伺服用于驱动小车进行送料即长度进给，200W伺服用于旋转角度控制，2KW伺服用于弯头的弯曲角度控制，外加一系列电磁阀配合机台外部辅助动作。利用中达电通的数控系统画面自由规划，PLC程序的编写，以及丰富的MACRO指令，全闭环高响应的电控配置已经达到了行业的高水平应用。
2.2系统特点
中达电通数控系统功能特色，为数控弯管机系统的开发提供了开放平台：
（1）内含INTERNALPLC功能。
（2）用320×240的LCD可自行规划显示的画面内容。并提供动态点及反白功能，
让画面更灵活。
（3）使用者可使用变量10000组，做加、减、乘、除、AND、OR...等数学运算，灵活的设计加工程序。
（4）马达运转时，加减速有2种模式设定，可随机构而调整。在加减速方面可设定：4msec~1sec。加减速也有S形及直线形可供选择。
自动化系统结构
（1）方案的确定：此系统要求张力小响应快。根据公式F=m*a，F为张力，m为质量，a为加速度，如果要求张力小，则要求F小；当F小时，要求a就小；如果要求响应快，则要求a大；当a大时，要求F就大。所以终决定采用加张力摆杆，收卷工作在张力闭环状态下。测量后摆杆的幅度为1VDC-8VDC。结构图如图3所示。变频器接线如图4所示。
图3自动化工艺结构 图4 变频器接线图
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（2）速度曲线设计：为了满足加减速时间，同时希望高速度保持在一定范围内，所以终决定将速度运行曲线做适当修改，除了加速过程和减速过程，还增加一个稳速过程，速度图形如图5所示。
如果按照以上曲线运行，当长度30m，变频器工作时间为9s时，将加速时间，稳速时间以及减速时间都设定为3s，则理论上带材快速度只需要300m/min，高线速度有所降低。
2.3张力控制系统
（1）放卷：采用恒线速度运行方式，当前线速度由PLC通过通讯方式给定；放卷电机安装有编码器，卷径通过厚度积分法来实现，需要设置材料的厚度；由于此系统配置HMI，材料厚度由客户自行设定。电机运转速度由当前线速度和当前卷径来计算。
（2）收卷：摆杆信号接入到收卷变频器。为了实现恒张力控制，就必须保证收卷跟随上放卷的线速度，即保证在整个运转过程中使摆杆稳定在某个位置。这就决定了需要收卷电机速度响应而且在控制上能够实现摆杆的快速稳定，特别是在加速过程和减速过程。为了提高电机的速度响应，电机尾部增加编码器，让变频器工作在闭环控制模式下；为了实现摆杆的快速稳定，使用了变频器内部的卷径计算模块和摆杆PID模块，卷径计算通过厚度积分法来计算。
3 系统调试
3.1放卷变频器
由于放卷电机安装有编码器，所以让变频器工作在闭环模式下。PLC实现卷径计算，设置材料的实际厚度以及线速度来源以及机械齿轮比。线速度通过通讯由PLC给定。
3.2收卷变频器
由于放卷电机安装有编码器，所以让变频器工作在闭环模式下。PLC实现卷径计算模块并设置材料的实际厚度线速度来源以及机械齿轮比。线速度通过通讯由PLC给定。
--以及摆杆PID模块。设置目标值以及反馈来源，摆杆的反馈电压范围为1VDC-8VDC。根据运行情况设置适当的P，I，D值以及PID限制。根据调试情况，为了满足快速响应性，P值需要适当设置大点，I值设置偏小；为了防止出现过冲现象，PID限制相对设置小。
限于篇幅，台达变频器具体参数设置略。
4 结束语
经过实际测试，卷绕出来的产品质量与运行速度上满足盘带机自动化要求。实际测试，当卷曲长度15m时整个过程时间在9.5s，变频器从启动到停止的时间为5.4s，卷曲长度为30m时整个过程时间在12.9s，变频器从启动到停止的时间不能大于8.8s，均小于工艺要求，客户十分满意。
收卷系统分析
收卷采用泡沫卷心，并且是通过夹板与卷心之间的摩擦力来进行收卷，所以要求张力比较小。当张力较大时，容易让泡沫卷心变形，甚至粉碎。按照以图2加减速时间相等收卷速度设计，则有：L=1/2*T*V，（L为长度，T为时间，V为线速度）；经计算：当长度15m，变频器工作时间为6s时，带材高速度300m/min；当长度30m，变频器工作时间为9s时，带材快速度400m/min
π*D*n=V，其中D为直径，n为转速，V为线速度；如果按照小工艺卷径D=38mm计算，当线速度为300m/min时，变频器运行的频率为84hz（2515rpm）；当线速度为400m/min时，变频器运行的频率为112hz（3352rpm）。
图3自动化工艺结构 图4 变频器接线图