西门子模块6ES7510-1SJ01-0AB0技术参数
1 引言
塑料编织袋在我国已经有二十多年的生产制造历史。经过塑编制造业的市场竞争，塑编行业得到了高速发展，近几年企业规模和产品档次有了很大提高，塑编行业已经逐步发展成为介于纺织和化工行业交叉的跨行业产业。随着中国进入WTO组织，国际间的物流和贸易发展大大的促进了塑编集装袋产品的市场需求，连续多年以每年15％的增长，目前达到15万吨年产量。
塑编工艺由塑编扁丝制造和塑编两大工艺过程组成。本文讨论基于台达机电一体化平台的塑编织机的自动化问题。塑料圆筒编织机(圆织机)是塑编企业的基本工艺设备。塑编织机自动化对于提升塑编制造产品的产量质量和减低人力资源成本具有十分重要的意义。
2 塑编筒布工艺设备
由塑料扁丝生产塑编编织布的工艺就是把扁丝经纬交错编织成布。对于筒布织造工艺，使用圆织机编织。圆织机的经纱架上有有许多纱锭，依据编织布幅宽和扁丝宽度，使用规定范围数量的经纱，经纱进入圆织机前由经纱的棕框对经纱进行交叉开口。纬纱梭子在交叉开口中作圆周运动穿过经纱编织成筒布圆织机是以PP（聚丙烯）或HDPE（高密度聚乙烯）扁丝为原料编织成圆筒编织布的纺织设备。圆织机通过多把梭子把多条纬纱同时织入，实现扁丝经纬交错编织成布工艺。经纱架上有许多纱锭，依据织布的幅宽和扁丝宽度,选定一定数量的经纱，经纱进入圆织机前，由棕框对经纱进行交叉开口,在经线提升的同时，纬线在圆柱体上以等间距缠绕,编织成筒布。 如果编织时经纱改用裂膜丝,双丝,折叠丝,就可以编织出高强度的集装袋,吨装袋用布。编织布生产工艺中主要指标由:编织密度,幅宽,抗拉强度,编织布的单位面积重量等组成。
3 圆织机机电原理
圆织机具有三个主运动机构和二个副运动机构组成，高速六梭圆织机圆织机结构如图1所示。
2.1 送经部分
送经辊多为主动送经,它有自己的力矩电机、减速机以及传动链驱动送经辊转动。被动送经为无驱动力,它由主机牵引的扁丝带动它转动,适用于高线密度的扁丝。主动送经辊又称自动送经辊.。本项目送经部分由变频器带电机实现设备经线的送料，由变频器控制速度目的实现送经部分保持恒定的张力。经纱架一般由钢管或型钢为骨架,分排和列固经纱管的支撑轴及靠盘组成。
2.2主机部分
圆织机的主机由电机、减速系统以及机座构成传动系统。由主转盘驱动滑块,滑块带动棕带(棕框)。棕丝、再配以跳杆(张力杆)组件,环规等,构成开口机构。由推梭杆、梭子等构成引纬机构。圆织机没有专设打纬结构,它是由梭子上的张紧杆带动前端的滚轮,借梭子圆周运行,把扁丝带入并拉向环规(织口),即完成打纬。主机部分由变频器带电机实现主转盘的旋转，主盘的旋转织入纬丝。
2.3 提升部分
圆织机卷取机构-上牵引系统和收卷机。上牵引系统由主机同时驱动,它由变纬齿轮改变纬密，由减速机减速,由一对平辊牵引编织布,输出的编织布由收卷机卷取成布卷。收卷机由力矩电机、减速机及二辊平面滚取卷布。提升部分是由台达A系列伺服配上的减速机实现对织布的提升，关键点是要根据主电机的速度变化来**控制提升伺服的速度，以保证无论主电机速度如何变化，纬线都能均匀地缠绕在经线上。收卷部分的作用主要是将织布卷绕成筒同时可以平衡收卷系统的张力，减少提升伺服的力矩输出。
4 台达自动化解决方案
4.1 方案分析
目前国内自动圆织机控制部分是采用控制器+变频器的方式，控制器可以是PLC或者单片机，显示部分使用触摸屏或者是文本显示器，通过开放的窗口在线设置纬密，实现扁丝规格的自由变换。该配置克服了之前机械传动系统在更换产品后，需要更换机械传动部分的弊端。但是因为使用的提升部分是由变频器来控制异步电机，及其响应性能比机械传动机构降低很多，这样一来就会出现在启动和停止的时候会出现横条，高速时会出现织物疏密不均的现象，如图2所示。
4.2 台达方案设计
我们根据目前圆织机存在的问题提出了一套自动塑料圆织机解决方案，该方案以台达A伺服作为提升，通过与台达PLC通讯修改电子齿轮比来实现纬密控制，辅以台达触摸屏来实现数据的设定和机器工作状态的显示。控制系统的结构分为三个部分:显示部分、执行部分和主控制，如图3所示。显示采用AS57GSTD触摸屏，包含的功能有：圆织机的状态信号、变频器的参数设置，电流频率显示，自动计米，班组产量统计，纬密设定，变频器，伺服的点动控制等等。主控制采用台达ES系列PLC，主转盘使用台达变频调速，启动平稳。
在本系统中，台达伺服驱动器直接根据主机的位置信号来控制伺服电机，控制结构简捷可靠;同时充分利用MODBUS 通讯直接更改电子齿轮比。通过台达触摸屏，可以设定圆织机编织的工艺参数;当纬线宽度变化时，只需要简单的更改纬密度，大大提高了生产效率。此外，本系统还具有生产统计和管理的功能，可以对不同班次进行生产数据统计和显示。整个控制系统具有响应及时、调节方便等优点，很好的解决了圆织机常见的启停时编织疏密不均和高速时编织质量下降的问题。基于台达解决方案的人机操控界面如图4所示。
5 结束语
使用伺服的圆织机控制系统已经在安徽某客户获得了成功，使编织产品的质量获得巨大的提升，取得了良好的经济效
1 引言
金属材料领域的60～70%是板材，金属板材的大部分是经过冲压加工制成成品。冲压加工在国民经济各个领域应用范围相当广泛。例如，在宇航，航空，**，机械，农机，电子，信息，铁道，邮电，交通，化工，医疗器具，日用电器及轻工等部门里都有冲压加工。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿和五金制品等产品中大量冲压件。冲压按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。冲压分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求。
冲压分离工序使用冲床加工实现。冲裁加工在室温下利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离变形从而获得所需零件的压力加工方法。冲压设备除了厚板用水压机成形外，一般都采用机械压力机。冲压件具有薄、匀、轻、强的特点。由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔窝、凸台等。冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工。
2 冲床自动化问题
冲压虽然是高效的生产方法，但是手工单模具冲床冲压生产加工量大，在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下，需要在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排废料等工序，手工单模具冲床冲压生产既满足不了其高速生产要求，又大量发生人身、设备和质量事故。冲压中的安全高效生产是一个非常大的现实矛盾问题。
采用复合模，尤其是多工位级进模的数控冲床，可在一台压力机上完成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件。以现代高速多工位机械压力机为中心，配置开卷、矫平、成品收集、输送等机械以及模具库和快速换模装置，并利用计算机程序控制，可组成高生产率的自动冲压生产线。数控技术应用在冲床设备领域,使普通冲床得以升级,通过数控技术的自动控制完成冲压的功能。
基于PLC技术的高速全自动数控冲床自动完成对整体板料的上料、送料、排料及排网状废料的集成加工过程。 全自动数控冲床由通常由机床本体、上料装置、送料装置、排网状废料装置、自动化电控硬件和控制软件五大部分组成。
3 曲轴数控冲床
曲轴式冲床是常见的冲床结构。曲轴式冲床工作原理是控制离合器的吸合动作来控制滑块也即上模的单次或连续往复运动，实现对板料的冲压加工，控制制动器实现压力机工作机构的停止。送料动作一般是由手工或间隙式机械机构完成。数控冲床的曲轴式压力机的冲压原理不变。不同的是利用PLC控制滑块的往复，即上冲模往复动作的起停和被加工板料的规则X、Y向进给送料运动，并能使这两个动作协调，即实现冲压与送料动作的同步控制。 全自动冲压加工中，两坐标工作台是关键的机械部件之一，工作台的惯性限制着工作台的送料速度和加速度。为提高工作台的送料速度，在设计时可能减小工作台的惯性。在冲压加工过程中，X轴送料比Y轴频繁，即X轴送料次数为板料一排所冲工件个数时，Y轴才送料一次。因此设计工作台时，采用X轴在上，Y轴在下，这样工作台沿X方向送料时，X方向电机只通过丝杠带动较轻的夹钳拖板沿上导轨作X向运动。Y方向送料时，Y方向电机通过丝杠带动较重由上导轨、上电机、上丝杠和夹嵌拖板组成的机构沿下导轨作Y向运动。故能提供快捷及安全的送料过程。
数控系统软件结构 为了维修和使用方便，国际上数控系统在输入代码、坐标系统、加工指令、辅助功能及程序格式等方面逐渐形成了两种国际通用标准，ISO化标准及EIA美国电子工业协会标准。根据冲压加工特点，参考国际上常用的ISO标准。因为冲压加工中工作台送料为大量的重复动作，为了减少用户编程量，用户指令中设置了内循环、外循环、跳转指令，使用户编程量大大减少。系统软件采用模块化结构，共有五个模块化结构，系统开机或复位后处于监控状态。这时五个功能模块可供选择。
4台达数控冲床解决方案
基于台达机电自动化自动化平台配置包括：台达触摸屏HMI；台达EH系列PLC；台达ASDA-AB系列交流伺服系统；台达B系列变频器。
冲床的冲头属于机械凸轮结构，电机启动后以固定的时间周期性上下运动，在该过程中伺服的运动有两种工艺自动化过程状况：小步距-在该过程中伺服运动在每次冲孔是必须走到相应的冲孔位置；大步距-由于步距太大冲头在正常冲压时，进给轴不能走到冲压位置，必须等到进给到位后方可冲压。
控制方式采用台达伺服寄存器控制定位模式Pr模式。通过触摸屏设置相应的距离后经
过运算，转化成相应的转数和剩余的脉冲数，同时通过通讯写入对应的伺服寄存器中，并通过伺服外部启动命令进行启动。具体控制过程：
4.1 人机对话界面设计
（1）触摸屏画面设计：在触摸屏画面里，此次采取标准CNC的理念，有三种控制方
式，分别为手动方式、自动方式、参考点方式。手动方式如图1所示，在手动方式时可以任意运转进给轴，有利于移动滑台，或找取装夹点。自动方式如图2所示，在自动方式时允许启动加工。参考点方式如图3所示，开机后通过执行回参考点建立机械坐标系，确定机床零点。
（2）坐标显示：在触摸屏里可采用读取伺服状态寄存器显示机床坐标，其宏程序忽略。
工艺画面如图4所示：在工艺画面可以设置起点坐标、步距、冲压孔数，大步距加工速度等，对于所设步距大于大步距时，PLC会判断，等待进给到位信号到来后冲头方可冲下。
（3）时钟宏：在工艺画面里，通过相应的数值设定，自动转换为相应的伺服转数及脉冲数，并写入伺服驱动器。
4.2 PLC程序设计
动作执行及逻辑判断PLC程序部分梯形图程序如下：
4.3 交流伺服系统参数设定
（1）电机反馈参数： 0-04 = 0（回授脉冲数）；0-05 = 1（回授圈数）。
（2）定位模式Pr参数： 1－01＝1（Pr控制模式）。
（3）电子齿轮比分子：1-44 = 5 ；电子齿轮比分母1-45 = 2 。
（4）段参考点速度1-48 = 20；第二段参考点速度1-49 = 30。
（5）伺服使能信号：2-10 = 1（伺服直接使能）
（6）其它伺服参数：
2-11 = 108 （pr模式出发启动信号）
2-12 = 122（反向限位）
2-13 = 137/111（jog+及pr模式寄存器选择-通讯控制）
2-14 = 138/112（jog-及pr模式寄存器选择-通讯控制）
2-15 = 106（反向方向信号）
2-16 = 127（参考点触发信号）
2-17 = 124（参考点完成信号）
2-18 = 105（伺服位置到达）
2-19 = 109 （原点复归完成）
2-20 = 107（伺服报警）
备注：2-10~2-22可参考第七章输入输出端子定义表
3-00 = 2/3（站号设定）
3-01 = 1（通讯传输率）
3-02 = 0（通讯协议）
3-05 = 2（通讯方式-485通讯）
4 结束语
通过案例设计讨论，基于台达机电自动化平台的数控冲床解决方案在应用中展示出单品牌机电一体化系统集成的巨大技术优势。应用台达单品牌机电技术平台提高数控机床的基础装备能力达到性能服务成本优目标的综合。