Высокоскоростная машина для продольной резки Решение

Знакомство с EtherCAT и состояние его разработки

1. Преимущества полевой шины EtherCAT

Быстрая скорость связи: по сравнению с другими полевыми шинами полевая шина EtherCAT использует технологию передачи Ethernet, которая значительно повышает скорость передачи данных, обеспечивает скорость связи 100 Мбит/с, кроме того, используется полнодуплексный режим передачи и передача данных. эффективность еще больше повышается.

Существует множество типов поддерживаемых топологий: шина EtherCAT поддерживает практически все топологии шины, такие как звезда, шина и дерево. Он обладает большей гибкостью в маршрутизации и поддерживает автоматическое выделение адресов без установки IP-адреса.

Функция распределенных часов: функция распределенных часов делает ошибку времени синхронизации между двумя сервоосями менее одной микросекунды, что играет жизненно важную роль в управлении синхронизацией сервоосей.

Высокая безопасность: благодаря использованию технологии безопасности TwinSAFE теперь можно использовать протокол безопасности EtherCAT для выполнения безопасной связи и управления связью в одной сети, это позволяет безопасно интегрировать шину EtherCAT (SIL )3 и даже может достичь уровня SIL4 после принятия соответствующих мер.

2. Статус разработки полевой шины EtherCAT

С момента своего появления полевая шина EtherCAT широко используется во всем мире. В конце прошлого года компания Beckhoff представила технологию полевой шины EtherCAT второго поколения — EtherCAT G. EtherCAT G использует технологию связи Gigabit Ethernet, чтобы вывести производительность EtherCAT на совершенно новый уровень. EtherCAT G не только полностью совместим с предыдущим поколением технологии EtherCAT 100 Мбит/с, но и позволяет клиентам надежно обмениваться данными без изменения параметров главной станции, а также прост в использовании. Кроме того, режим контроллера ветвей EtherCAT G обеспечивает эффективную параллельную работу нескольких сегментов подсети. Когда компания Beckhoff представила EtherCAT G Gigabit EtherCAT, она также предложила концепцию дизайна 10-гигабитного EtherCAT 10G. 10-гигабитный EtherCAT 10G имеет более высокую скорость передачи данных (100 Гбит/с), что позволяет поддерживать приложения с высокой плотностью обработки данных.

3. Применение полевой шины EtherCAT на сверхскоростной машине для продольной резки ленты

1) процесс производства ленты

Уплотнительная лента является не только предметом первой необходимости в нашей повседневной жизни, но также имеет широкий спектр применения в промышленном производстве, особенно в логистике, упаковке и других отраслях. Производство ленты от сырья до готовой ленты проходит через десятки сложных процессов:

1. Добавление сырья: Первое, что нужно сделать в процессе производства ленты, — это добавить сырье для ленты, например акрил.
2. Резервуар для эмульгирования: Затем сырье клейкой ленты из акриловой кислоты добавляется в резервуар для эмульгирования для эмульгирования.
3. Реакционный котел: Акриловую кислоту добавляют в эмульгирующий бак для эмульгирования, а затем помещают в реакционный котел для нагрева.
4. Клей: После вышеуказанных этапов процесса производства ленты производится готовый клей.
5. Лакировальная машина: Только что приготовленный клей наносится на пленку для проклейки.
6. Полуфабрикаты: ленты-полуфабрикаты, полученные этими ленточными производственными процессами - исходный рулон.
7. Машина для резки труб: Только что изготовленный исходный рулон ленты разрезается труборезом.
8. Бобинорезательная машина: После успешной резки исходного рулона ленты продольно-резательная машина используется для выполнения процесса производства полосы.
9. Картонная коробка: после того, как лента разрезана, она становится рулоном ленты, который мы обычно используем. Рулон ленты также необходимо упаковать и упаковать, и тогда он станет той лентой, которую мы обычно используем.
10. Лента: Поместите упакованную ленту на склад. Это последний процесс производства ленты. На данный момент ее можно назвать готовой лентой.

 

Машина для продольной резки — это в основном заключительный процесс завершения процесса производства ленты. Традиционным решением заказчика является использование преобразователя частоты и обычного сервопривода импульсного типа для контроля натяжения и маркировки в процессе наклеивания ленты. Традиционная схема имеет недостатки низкого КПД и плохой точности, а также генерирует большое количество статического электричества в процессе перемотки и размотки ленты, что легко мешает приему импульса сервопривода, тем самым снижая выход продукта.

В ответ на недостатки старого решения клиента команда разработчиков приложений VEICHI разработала новое решение для автоматической продольно-резательной машины путем обсуждения и анализа, в сотрудничестве с профессиональным преобразователем частоты VEICHI AC310 tension и шиной SD700 EtherCAT. типа сервопривода, он решает проблемы низкой эффективности и плохой помехоустойчивости старой схемы.

2) Аппаратное обеспечение высокоскоростной продольной резки

Последним этапом процесса производства ленты является использование продольно-резательной машины для разделения изготовленного мастер-рулона ленты на готовую ленту. Разработанный в данном случае высокоскоростной продольно-резательный станок является устройством автоматизации, выполняющим этот этап. Всю систему управления можно грубо разделить на три части для отдельной конструкции, а именно: 1, часть синхронного интерполяционного движения робота, 2, часть управления натяжением инвертора, 3, часть движения этикетки.

(1) часть движения синхронной интерполяции робота:

Чтобы решить проблему низкой эффективности старой схемы, мы добавили в новую схему погрузочно-разгрузочные работы робота, что увеличило эффективность производства почти на 50%.

Манипуляторная часть состоит из двух шарнирно-сочлененных манипуляторов. Четыре сервопривода типа шины VEICHI SD700 EtherCAT используются для совместного движения машины. Сложность этой части управления состоит в том, что во время движения должна быть обеспечена синхронизация левого и правого манипуляторов. Ошибка не должна превышать 2 микросекунд, а движение двух суставов одного робота также должно включать алгоритм интерполяции. Поэтому очень сложно обеспечить синхронизацию между двумя осями при обеспечении интерполяционной траектории. Сервопривод VEICHI SD700 с шиной EtherCAT использует принцип распределенной тактовой синхронизации для управления контуром положения. Период синхронизации времени составляет всего 125 микросекунд, а ошибка синхронизации положения между двумя осями составляет около 1 микросекунды, поэтому производительность может полностью соответствовать технологическим требованиям.

（2）Секция контроля натяжения инвертора

В старой схеме используется обычный преобразователь частоты. Поскольку машина должна постоянно запускаться и останавливаться во время работы продольной резки, колебания натяжения часто происходят на этапе старт-стоп. Поэтому к системе предъявляются строгие требования к регулированию напряжения, а также к напряжению обычного инвертора. Точность управления очень низкая. В новой схеме мы используем новейший специальный преобразователь частоты напряжения AC310 от VEICHI для завершения контроля напряжения в системе. Специальный преобразователь частоты VEICHI AC310 с контролем напряжения специально разработан для строгого контроля напряжения. Даже в местах частого запуска и остановки точность контроля натяжения может быть гарантирована в пределах диапазона колебаний 1,5%, а также предусмотрен конус натяжения. Контроль делает обработанную продукцию более совершенной.

（3）маркировка движущейся части

Для маркировки системы требуется синхронизация часов EtherCAT. Сервопривод VEICHI SD700 с шиной EtherCAT использует алгоритм распределенной тактовой синхронизации, чтобы сделать ведомую ось более управляемой. В процессе маркировки он может идеально соответствовать шпинделю, завершать процесс маркировки, а точность маркировки в ходе испытания достигла 0,1 мм или меньше.

（4）Введение в алгоритм части управления положением робота

Самая сложная часть всей системы — это робот. Поскольку конструкция части манипулятора представляет собой не традиционную конструкцию манипулятора с прямоугольными координатами XYZ, а конструкцию манипулятора с двойным шарниром, координаты конечного положения манипулятора должны определяться с помощью алгоритма прямого и обратного решения. Поскольку вся системная программа слишком велика, здесь я делюсь только алгоритмом положительного решения робота нижнего шарнира и тем, как управлять роботом, чтобы он двигался в указанное положение путем интерполяционного движения.

Определите связь (X, Y) по (θ, α):
По:

Решение по приведенной выше формуле:

Ниже приведены некоторые алгоритмические процедуры управления роботом:

Живое фото

Заключение

Благодаря переходу на сервоприводы и преобразователи напряжения VEICHI с шинным типом производительность клиентского оборудования была значительно улучшена, как с точки зрения эффективности производства, так и с точки зрения точности оборудования, что является ведущим уровнем в отрасли.

VEICHI стремится к разработке более эффективных сервоприводов шинного типа. Компания успешно разработала множество высокопроизводительных сервоприводов шины, включая CANopen, EtherCAT, M-II, M-III и т. д., и они доступны на рынке. В большом количестве приложений после практических испытаний сервоприводы VEICHI bus вышли на новый уровень производительности и стабильности.