一、機器概要
形狀各異的鋼筋構(gòu)件是建筑工地上用量最大的構(gòu)件，它主要用于混凝土澆筑板固定、框架龍骨、梁柱間搭筋等。長期以來，這些鋼筋構(gòu)建都是靠建筑工人手工制成，不僅效率低，且精確度差，嚴(yán)重制約了工期進度和樓體整體建筑質(zhì)量，同時由于廢品產(chǎn)生造成了巨大的材料浪費。隨著運動控制系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，數(shù)控彎箍機的設(shè)計定型，大量的數(shù)控彎箍機應(yīng)用于建筑業(yè)鋼筋材料的加工中。
二、設(shè)備的結(jié)構(gòu)
設(shè)備工作前，所需各種工藝動作的設(shè)置參數(shù)由HMI進行輸入和修改。數(shù)控彎箍機有兩臺電機，折彎電機M1和送進電機M2。送進電機M2將產(chǎn)品原材料按設(shè)置好的定長向前送進，當(dāng)材料進入彎曲處后由彎曲電機M1帶動折彎頭按預(yù)訂的產(chǎn)品形狀進行折彎。產(chǎn)品成型后，由剪切氣缸帶動機械剪切部分將成型產(chǎn)品剪切下再由操作工進行產(chǎn)品檢驗。
三、系統(tǒng)性能及功能要求
為了應(yīng)對激烈競爭，實現(xiàn)差異化，機械制造商對設(shè)備的控制系統(tǒng)提出了高性能的需求，簡介如下：
工作速度:90m/min
折彎范圍：Φ6～8mm
折彎角度:180度
就功能設(shè)計而言，幾個方面比較重要：
自動的補償算法設(shè)計
雙閉環(huán)同步控制
曲線存儲與下載
四、系統(tǒng)實現(xiàn)
經(jīng)過與客戶討論，對需求分析的基礎(chǔ)上，B&R為客戶提供了基于Power Panel 400系列的集成顯示與控制的HMI，該HMI是控制、顯示、操作集成產(chǎn)品，內(nèi)置128MB的DDR RAM，16kB二級緩存確保高速任務(wù)處理需要，配置二臺ACOPOS智能型伺服驅(qū)動器負(fù)責(zé)送料與折彎頭的控制。
4.1彎箍成型工藝參數(shù)存儲
送料電機與折彎頭電機之間的精確位置實現(xiàn)了折彎曲線的變化，兩個軸之間建立了CAM關(guān)系，根據(jù)不同的送料速度， 預(yù)先給定的曲線，折彎頭和送料之間建立了相應(yīng)的運動關(guān)系，以送料電機或外接編碼器為虛擬軸，兩個軸之間建立耦合關(guān)系，在同步和凸輪曲線之間進行切換，當(dāng)設(shè)定各個節(jié)點參數(shù)后，伺服系統(tǒng)會依照最光滑的曲線對其進行過渡，使得機械沖擊得以最大可能的減小。
由于現(xiàn)場生產(chǎn)需要各種形狀的折彎，因此，需要存儲大量的成型配方供調(diào)用，Power Panel可通過CF卡擴展其存儲，最大可達8GB，很好的滿足了加工配方的選擇需要。
4.2圖形化編輯不同的折彎曲線
為了方便操作人員，系統(tǒng)設(shè)計了根據(jù)建筑生產(chǎn)需要的不同工件的曲線圖，給定其節(jié)點、半徑參數(shù)等，客戶可根據(jù)生產(chǎn)需要選擇所需工件的折彎曲線，系統(tǒng)會根據(jù)其自動運算同步關(guān)系。滿足不同的生產(chǎn)需求，而無需復(fù)雜的編程。
4.3雙閉環(huán)伺服控制設(shè)計
為了提高送料電機與折彎電機的同步精度，在鋼筋的送料上加裝一個外接編碼器，這個編碼器將兩個建立同步關(guān)系的軸進行了位置閉環(huán)，通過外接編碼器反饋的位置與伺服內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換進行比較，來提高伺服同步的精度，這得益于ACOPOS伺服驅(qū)動器的模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，在其插入槽位里可以有通信、當(dāng)前軸編碼器，還有兩個驅(qū)動器插入模塊支持第三或第四編碼器的輸入，而折彎和送料軸的同步關(guān)系本身是通過Ethernet POWERLINK實時以太網(wǎng)進行速度、位置信號的交換。
4.4折彎自動補償功能
不同的鋼材其折彎的饒度不同，應(yīng)力變化系數(shù)不同，根據(jù)折彎的鋼筋材料的應(yīng)力系數(shù)的變化，系統(tǒng)需為其計算補償參數(shù)，在運動中對于送絲和折彎的曲線進行位置的補償，獲得預(yù)訂的折彎效果，根據(jù)內(nèi)置的補償算法設(shè)計，只需輸入不同材料的工藝參數(shù)，系統(tǒng)即可計算送料與折彎的伺服曲線補償。
五、系統(tǒng)配置
系統(tǒng)配置結(jié)構(gòu)圖如下設(shè)計：
在這里,Power Panel選擇了PP452型，采用薄膜按鍵設(shè)計，這樣能夠確保現(xiàn)場的操作人員避免用手直接進行觸摸屏操作而造成的觸摸屏磨損-壽命更長。
5.1模塊化設(shè)計的系統(tǒng)
5.1.1伺服驅(qū)動器模塊化設(shè)計：伺服驅(qū)動器支持多種編碼器接入，多種通信模塊可選，易于根據(jù)實際需求而調(diào)整。
5.1.2Power Panel的模塊化設(shè)計：可接入不同尺寸的CF卡，根據(jù)應(yīng)用需求對工藝配方參數(shù)、程序進行存儲，方便程序升級；可接入不同的通信控制卡:支持RS485、CANopen、X2X、Profibus DP等，提供多種靈活的選擇；
5.2高性能系統(tǒng)
Power Panel 400系列采用 500MHz的處理器，支持200uS的高速任務(wù)，其Automation Studio支持圖形化編程，易于使用。
ACOPOS伺服驅(qū)動器是新一代的智能型伺服驅(qū)動器，其支持高達400uS的位置環(huán)控制能力，并且，自身具有較強的內(nèi)置軟件功能，例如：本項目所需要使用的CAM電子凸輪功能、補償算法，虛擬軸等，這些都為其提供了良好的控制基礎(chǔ)。
5.3Ethernet POWERLINK
為了提高系統(tǒng)兩個軸之間的同步速度，采用了最前沿的實時通信技術(shù)，Ethernet POWERLINK-它能夠?qū)崿F(xiàn)可實現(xiàn)100Mbps的通信速率、支持200uS的數(shù)據(jù)刷新，對于高速的同步軸而言，這至關(guān)重要。
5.4Automation Studio的全線支持能力
通過Automation Studio內(nèi)置的示波器功能可以輕松實現(xiàn)對調(diào)試過程中電流、電壓等信號的監(jiān)控，采樣可以達到400uS的周期，使得對于工藝分析提供了很好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，調(diào)試過程變得簡單，從而降低了系統(tǒng)的試車周期。
六、結(jié)語
B&R系統(tǒng)在該系統(tǒng)的應(yīng)用穩(wěn)定可靠，盡管建筑工地現(xiàn)場條件惡劣，但是Power Panel及B&R系統(tǒng)的高可靠性贏得了客戶的持續(xù)信任。
