门板铣孔机是众多国际建材、木门生产厂家的重要配套设备。某企业的原设备是从日本进口，机器体积庞大，操作复杂，对技术工人要求比较高，虽然加工精细，但是由于机械和电气的双重限制，加工节拍较慢。在使用台达机电产品进行改造之后，生产节拍由80套/天提升至200套/天，生产节拍大幅提高，直接为客户提升效率，该方案得到了客户的高度认可。
        原系统为工业电脑搭配伺服方案，要求其中X、Y两颗伺服轴可以进行直线插补和圆弧插补，由工业计算机来运算并输出插补指令。X、Y轴将韧物移动到需要开孔的位置，变频器带动韧物旋转，逐渐在门板上铣出一个圆孔或者跑道型的孔。根据客户工艺的需求和成本的考虑，为客户提供了台达的DVP32ES2-C型号PLC，本款PLC内置1Mbps CANopen通讯总线，结合新一代主机处理速度，以高抗干扰性与省配线优势搭建现场设备；COM3支持CANopen标准协议DS301。另外搭配台达ASDA-M伺服，该产品支持内部位置功能，支持三轴螺旋插补、三轴直线插补、两轴圆弧插补、两轴直线插补，非常适合该种现场应用。
        1  台达系统设计
        1.1工艺要求
        门板铣孔机的工作原理即在整张木质门板上，铣出锁孔、把手等圆孔www.cechina.cn，整个过程需要X、Y轴做平面圆弧插补或直线插补，Z轴做垂直的上下运动配合。系统要求刚性较强，加工平滑，铣出的圆要满足各方向直径误差在0.1mm。
        1.2 系统配置
        此系统的控制器选用台达DVP32ES2-C，通过CANopen总线将插补位置、角度等发给伺服驱动器；驱动器选用台达ASD-M-0721-M伺服驱动器+ECMA-C20807PS伺服电机。ASD-M系列伺服也可以搭配B2系列的伺服电机，在满足需求的情况下，可以降低客户成本，提升竞争力。
        2  CANopen配置
        首先打开CANopen Builder软件，单击菜单栏中的“设置”——“通讯设置”——“串口设置”，在“串口设置”中选择COM口，设置波特率为默认的9600,7，E，1，ASCII模式，该设置是CANopen Builder软件和电脑通讯的设置。选好后，点击在线按钮，如果连接正确的话会搜索到ES2-CPLC图标。
        将伺服的CN6接到PLC的COM3上，线序参考ASDA-M系列手册3.8节。在CN6的另一个口插上终端电阻。添加伺服配置，因为ASD-M系列伺服目前设计为每轴2个RX和2个TX，所以只能添加P2-30=5，上电写5，防止连续写入EEPROM，而降低EEPROM 寿命。P5-07（Pr命令触发器）用来选择所执行的Pr。P6-03（路径1的定义）P6-07、P6-09路径3、4的数据，客户之前将Pr3、Pr4的功能定义好，只要修改相应的数据即可。详见CANopen Builder软件帮助中16.17节。        

        表2 与本例相关的ADSA-A2伺服驱动器的参数说明

        P3-06 CANopen 设定 P3-06 每个位对应一个外部输入端子，其 bit0~bit7 对应 DI1~DI8, bit8~bit13 对应外部扩展端子 EDI9~EDI14，P3-06等于0时，外部输入端子由外部信号控制 ON/OFF。P3-06 等于 3FFF(HEX) 时，外部输入端子由 P4-07 控制 ON/OFF
        P4-07 CANopen 设定 控制外部输入端子DI1~DI8 ON/OFF
        P5-21 300 加减速时间（编号1）
        P5-61 500 内部目标目标速度（编号1）
        备注：伺服驱动器共有64段位置可供选择，选择哪一段可通过外部输入端子进行选择，各段位置的加减速时间、速度及目标位置可根据各段位置参数进行设定。此范例中以第一段位置为例进行说明，第一段位置的位置参数为P6-02、P6-03。
        按照表3分别对DVPCOPM-SL扫描模块进行设置。

        表3模块设置参数

        然后，将做好的配置下载到PLC里，将伺服参数和PLC的寄存器对应，这样就可以方便的修改参数。

        图1 每台伺服的RxPDO、TxPDO配置

        3  伺服Pr配置
        台达ASDA-M系列伺服在Pr配置里可以选择路径类型。以直线插补为例，先选择路径类型为直线插补，AUTO：自动执行下一路径如果路径动作连续可以选择YES，如果动作不连续，则选择NO；CMD：位置命令选择00：ABS绝对定位。
        加减速时间根据客户要求来设置，目标速度SPD指令可以选择相应的参数，如图2中选择了POV15:5000.0（P5-75），则目标速度为5000rpm。如果想修改速度，只要将P5-75的参数配置到CANopen里面www.cechina.cn，通过总线修改参数即可。轴别选择可以设置具体是那两个轴进行直线插补，例子中选的是X、Y轴。
        资料值中，填写X轴的位置命令和Y轴为位置命令www.cechina.cn，例中为35900和3900。如果想修改插补的距离则修改相应Pr的资料值即可。

        图2伺服Pr配置

        ASD-M系列伺服的pr内置直线插补和圆弧插补，只要选择轴别即可。目前ASD-M系列伺服的圆弧插补只支持相对位置的插补。需要注意的是，如果是需要绝对可以用HMC加ASDA-M伺服。

        图3 加工效果图

        如图3所示，圆孔各点直径误差在0.1mm左右，满足客户需求。客户将动作分解为直线差补和圆弧插补，Z轴则为上下进刀退刀动作。

        图4圆弧插补波形

        可从如图4中看出，X、Y两轴插补的反馈位置控制工程网版权所有，应该是正弦余弦波相结合。另外也可以打开X-YChart来观察圆弧插补的形状。
        4 注意事项
        通过CANopen给伺服直线插补命令时，需要同时触发X轴和Y轴的P5-07，并且两个轴的位置要同时写入。例如X、Y轴的Pr5设置为直线插补，那么需要同时触发X、Y的P5-07；如果是X、Y圆弧插补，则只触发任意一个轴即可实现圆弧插补。
        5结束语
        台达ES2-C系列PLC搭配ASD-M系列伺服，完全可以实现一些常见的直线插补、圆弧插补功能，速度响应快、加工精度高、性价比高，具有一定的推广价值。
        作者简介：
        季兴，男，毕业于燕山大学CONTROL ENGINEERING China版权所有，现就职于中达电通股份有限公司东北大区机电事业部，担任应用工程师职务。