运动让机器焕然一新
如果您液压设备的使用效率正在下降，相反停机时间和维护费用却在增加，这就说明机器已经老化了。这时候您应该做什么？您可以买一台新的机器，可以升级您的PLC提高绩效，或者您也可以重置控制软件，但是我们今天讲的是另外一种您可以尝试的方案：考虑加入一台电液运动。运动更加平稳我们的客户中有一家化学公司，它有一台机器用于将废胶粉压制打包。这款机器外壳重达数百磅，在每一个冲程中对粉末进行压制。为了保证机器的高效运转，外壳闭合的速度需要非常的快，高达每秒钟20到25英寸。最初，开关外壳的液压缸使用一个开关液压阀www.cechina.cn，通过PLC进行控制。为了避免每次机器外壳关闭时可能产生的液压冲击，原先的机器设计师安装了油缸缓冲垫。但是一旦冲击明显的时候，缓冲垫就会快速磨损，产生维护的问题。所以，我们安装了一个由模拟放大器控制的比例阀，保证运动平稳顺畅。当需要更加精确、更加平顺的加速和减速的时候，将放大器替换成可编程运动就非常有意义了，因为它可以直接与比例阀连通。即便机器外壳像以往一样快速开关，因为运动比较平稳，也就不会出现需要维护的问题，从而延长了机器的寿命，同时也达到精确定位的要求。卸载PLC既然是需要更加精确的闭环控制，为什么不只加入一台PLC或者对现有的设备进行升级，改变应用软件来更好的进行运动控制呢？为了实现精确的运动控制，通常PLC需要能够在扫描期间进行适当的数学计算，同时执行它本该负责的其他功能。对于PLC来说，进行运动控制是很难的，因为它们通常没有针对这项功能的指令集，而机器的扫描时间每次的差别又很大，所以精确的处理反馈信息就难上加难。举例来说，一台机器使用液压关闭注塑机上用来生产20盎司塑料杯的模具。这台机器使用来自PLC的输出数据来控制液压阀，但是PLC本身并不具备计算能力，所以就无法在PLC扫描时间内读取档口上的位置传感器数据，改变阀门设定进而更改模具关闭的速度。因此，这款同时可以生产100个塑料杯、重量超过100磅的模具，在关闭的时候就有机器零件发生碰撞的危险，从而导致模具腔体不能完全密封控制工程网版权所有，有时就会生产出不得不废弃的劣质塑料杯。为了解决这一问题，我们在机器上添加了一台电液运动，PLC程序变化为运动控制系统的两条指令：一条输出是“闭模”，另一条是“开模”。运动编程可以执行适当的加速和减速运动。来自DeltaComputer Systems公司的这款RMC运动就是面向运动算法的高性能计算而设计的。。有一个专为比例伺服阀闭合回路控制的指令集，包括在速度和加速度前馈的控制回路方程中使用特殊字符，以使性能得到优化的功能。我们将Delta运动安装到系统中之后，仍然保留着原有的PLC，这样既可以提高循环速度同时又减少冲击。大型的模具现在可以在三分之一秒内顺畅的完成开关，这是现有PLC做不到的。由于运动的专长在于控制复杂的运动，我们就可以在很多原本需要大型、昂贵、高性能PLC的场合下使用较为简单和低性能的PLC。图1显示了通常运动控制是如何与系统相连接。 图1：运动连接PLC和液压机，取代PLC执行高性能的运动控制。 如果有合适的传感器匹配的话，运动可以控制位置和力度。图中，MLDT是一台磁致伸缩型位移传感器，可以测量位置，搭配液压缸任意一端的压力传感器，运动就可以控制正在施加的压力。 图2：Delta Computer Systems公司的RMC75型运动通过一个串行接口连接罗克韦尔自动化的Allen-Bradley Compact Logix PLC，但是同时还要使用EtherNet/IP。通过这个接口，PLC可以直接向运动的内存写入指令，同时也可以读取运动状态。 机器更新有时，由于需要协调多个运动轴的运动，机器的性能会受到限制。在车床上添加，就可以解决这一问题。由于Delta的可以同时协调多轴的运动，它就可以同时移动受两个独立液压轴控制的机器臂，在此期间也不会滑落任何零件。另外，通过一个叫做换挡的过程，机器可以在不破坏运动轴关系的情况下变换速度。这一特征对于故障定位，以及对不同生产需求或者原材料的差别能够做出反应非常重要。另外一个在锯木厂的应用，是需要在更高的速度下运行原木推送机。推送机通过机器手臂（如图3）旋转推送已经卸载的原木www.cechina.cn，在锯木厂切割成需要的长度和宽度，机器手臂每转半圈就可以送到加工车间一根原木。机器之前是由一台老式的PLC控制，按照统一的速度移动机器手臂，但是锯木厂的工人发现如果能够在机器臂没有接触原木的时候更快转动，就可以提高生产效率。将集成到现有的系统当中，运动可以实现平滑的加速和减速，减少了循环时间，而且无需变更PLC及其软件。能够做到这一点，是因为RMC能够使用通过RS-232串行端口输送的指令，从而轻松实现与PLC的通讯。。 图3：在这个锯木厂原木推送机的应用中，运动在机器手臂与原木接触之前高速摆动CONTROL ENGINEERING China版权所有，然后平稳减速，将原木送入锯木厂，提高生产效率。 运动控制的软件支持易于使用的特点也加快了实施的步伐。一些运动没有多少机器指令，需要进行枯燥的编程，这也给除错和设计调整增加了难度。而新型的运动控制设计易于编程，拥有较多的运动指令www.cechina.cn，所以机器制造商应该检查新型的运动性能以及其制造商提供的设计支持水平。像Delta Computer Systems公司RMCTools这样的软件，可以提供比如Curve Tool（曲线工具）之类的程序（如图4），执行运动控制就如同“点击”一样简单。 图4：Delta Computer Systems公司的Curve Tool与RMCTools软件支持包一起，让工程师在一个易于使用的图形界面上编制平滑的运动轨迹。 调整向导可以缩短时间，优化运动系统。Delta的调整向导根据设定输入，使用图形界面，自动设置运动控制的位置控制回路增益。分布式智能如上所述，添加运动可以提升对于机器关键元件的控制能力。能够控制的轴的数量不等，从一个、两个到八个甚至更多。如果您正打算安装新的运动，将它与PLC联网很重要。以太网界面，比如EtherNet/IP和Profinet，安装和维护的费用相比老式的点对点布线技术更加便宜，而且还具有更新的功能（如图2所示）。在实际机器上运行控制程序之前，可以使用运动模拟器获取运动的编程经验。一些运动有内置的模拟器支持，具有现场测试之前在桌面测试和除错的功能。运动安装完成之后，Delta的网络界面可以让您坐在办公桌前实现远程监控和诊断。出现需要更换PLC的情况时，性价比更高的方法是减少PLC的功能，让运动接管原来PLC做的事情。一些价格低廉的PLC对于像监控、离散动作、报警这些功能还是非常有效的。所以，如果您的机器开始略显老态，或者还没有新机器可以选购，考虑一下安装运动，它可以让老机器重新焕发青春。 MLDTPLC运动控制
