CN109531572A - 一种基于软plc控制pet注塑机双驱机械手的方法 - Google Patents

Abstract

一种基于软PLC控制PET注塑机双驱机械手的方法，步骤1，基于运动轨迹确定双驱电机运动数学模型；步骤2，确认基于位置、速度或扭矩驱动控制模式；步骤3，建立软PLC程序框架控制双驱机械手；步骤4，确认双轴电机的位置校准方式；步骤5，采集的速度、位置、扭矩数据进行分析；步骤6，智能判断电子齿轮耦合和解耦的时机；改掉传统的通过伺服驱动器内部之间联动方法，而由在软件PLC部分进行联动进行控制，本发明把软PLC、软NC、运动控制以及和PLC注射机配合结合起来形成互补，通过电子齿轮把2个轴同步起来，从而使机械手速度更快，减低生产周期，使其生产效率最大化。

Description

一种基于软PLC控制PET注塑机双驱机械手的方法

技术领域

本发明属于注塑机机械手技术领域，特别涉及一种基于软PLC控制PET注塑机双驱机械手的方法。

技术背景

目前PET注塑机的机械手都是由单轴来做控制，由于PET注塑机所使用的模具的腔数越来越多，生产周期需要越来越快，传统单轴机械手越来越跟不上现代PET注塑机的性能需求，所以双驱机械手这种模式应运而生。双驱机械手有功率大、速度快、负载高等优点，但是双驱机械手对控制要求比较高，必须保证2个轴的同步性，否者容易出现对机器自身和电器的伤害，目前基本上所有双驱都是采用2台驱动器内部自己位置跟随这种控制，但是并不是所有型号驱动器都可以做内部跟随，并且其配置相当复杂。

鉴于上述现有的双驱控制的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型的调模装置，使其更具有实用性。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的的目的在于提供一种基于软PLC控制PET注塑机双驱机械手的方法，具有可适用多种驱动器机械手，易操作、实用的特点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于软PLC控制PET注塑机双驱机械手的方法，包括以下步骤：

步骤1，基于运动轨迹确定双驱电机运动数学模型；具体做法是，将主轴和从轴的运动前进后退动作确定，确定前后运行的位置和速度；

步骤2，确认基于位置、速度或扭矩驱动控制模式；具体做法是：由于需要主轴和从轴推动机械手精确停到提前预设好的位置，所以要对主轴和从轴使用利于位置精确的位置控制模式；

步骤3，建立软PLC程序框架控制双驱机械手；具体做法是，通过欧规12协议，使机械手和PET注塑机进行通信并相互配合；

步骤4，确认双轴电机的位置校准方式；具体做法是，只让主轴进行位置校准，让从轴全程只进行位置跟随，不进行校准；

步骤5，对主轴和从轴采集的速度、位置、扭矩数据进行分析；具体做法是：在进行耦合期间，对从轴进行扭矩监控，避免出现主轴用力，从轴不用力；

步骤6，判断电子齿轮耦合和解耦的时机，具体做法是：机械手通电后，电流稳定后进行齿轮耦合；在关机械手电源前，进行齿轮解耦。

步骤5所述的对采集的速度、位置、扭矩数据进行分析，包括以下步骤：

1)通过Systerm Manager扫描NC轴和驱动器，建立NC和PLC的链接；

2)按公式配置好主轴和从轴的脉冲当量，脉冲当量的公式为：

脉冲当量＝螺距/(减速比×伺服每转一周的驱动脉冲数)；

3)配置好主轴和从轴的加速、减速和加加速度；

4)在PLC程序添加主轴、从轴和电子齿轮部分的程序：通过调用Beckhoff运动控制库MC-Gear in，这个模块功能可以将电子齿轮模拟成机械齿轮；将主轴和从轴顺序配置好；并将主轴和从轴的速度比例为1:1；

5)添加智能互锁机制，在其中一台主轴或从轴出现异常情况时，另一台主轴或从轴随时可停下来，使皮带不被拉断；

6)检测主轴或从轴的扭矩值，保证主轴或从轴的皮带扭矩相差值不超过5％，2条皮带张力相同；

7)进行双驱机械手归零；具体操作为，先将双驱机械手上电后进行耦合，对主轴进行0点校准，从轴不负责校准只负责从动；

8)调节主轴和从轴的驱动器的PID的参数，使主轴和从轴运行时的位置、扭矩相差不超多1％；

9)调节主轴和从轴速度和位置参数，反复进行步骤8)的测试，若2个电机扭矩值保持相差不超过2％，则测试成功。

步骤5)所述的智能互锁机制，通过实时采集主轴和从轴的扭矩，只要主轴和从轴的扭矩差距超过1％，先保持同步行动作调整，如果完成调整后还是超过1％，进行停止运行，目的是使2个驱动电机运行安全。具体方法参考图2

本发明具有以下的有益效果：

1)采用本发明的调模方法，可以使用任意厂家的驱动器和电机，避免很多驱动器的一些配置；

2)采用软PLC控制的双驱机械手，由于软件响应时间更加快，达到0.01ms，而硬件之间的通讯往往在0.1ms-1ms，较软件响应差异很大，使得响应更快，速度更快，调节参数简单，容易。

3)采用软PLC控制的，使对驱动器进行调整合调试时间大大缩减,主要通过软件这边进行，节约很多调试时间。

本发明改掉传统的通过伺服驱动器内部之间联动方法，而由在软件PLC部分进行联动进行控制，首创在PET注塑机上使用本技术，本发明把软PLC、软NC、运动控制以及和PLC注射机配合结合起来形成互补，通过电子齿轮把2个轴同步起来，从而使机械手速度更快，减低生产周期，使其生产效率最大化。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为本发明对采集的速度、位置、扭矩数据进行分析的流程图。

图3为调节PID参数的流程图。

图4为双驱机械手示意图。

图中：1-主轴，2-从轴，3-传送皮带，4-坦克链，5-取胚板，6-连接器，7-机器底板，8-导轨。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1，一种基于软PLC控制PET注塑机双驱机械手的方法，包括以下步骤：

步骤1，基于运动轨迹确定双驱电机运动数学模型；具体做法是，将主轴和从轴的运动前进后退动作确定，确定前后运行的位置和速度；

步骤2，确认基于位置、速度或扭矩驱动控制模式；具体做法是：由于需要主轴和从轴推动机械手精确停到提前预设好的位置，所以要对主轴和从轴使用利于位置精确的位置控制模式；

步骤3，建立软PLC程序框架控制双驱机械手；具体做法是，通过欧规12协议，使机械手和PET注塑机进行通信并相互配合；

步骤4，确认双轴电机的位置校准方式；具体做法是，只让主轴进行位置校准，让从轴全程只进行位置跟随，不进行校准；

步骤5，对主轴和从轴采集的速度、位置、扭矩数据进行分析；具体做法是：在进行耦合期间，对从轴进行扭矩监控，避免出现主轴用力，从轴不用力；

步骤6，判断电子齿轮耦合和解耦的时机，具体做法是：机械手通电后，电流稳定后进行齿轮耦合；在关机械手电源前，进行齿轮解耦。

参见图2，步骤5)所述的智能互锁机制，通过实时采集主轴和从轴的扭矩，只要主轴和从轴的扭矩差距超过1％，先保持同步行动作调整，如果完成调整后还是超过1％，进行停止运行，目的是使2个驱动电机运行安全。

步骤5所述的对采集的速度、位置、扭矩数据进行分析，包括以下步骤：

1)通过Systerm Manager扫描NC轴和驱动器，建立NC和PLC的链接；

2)按公式配置好主轴和从轴的脉冲当量，脉冲当量的公式为：

脉冲当量＝螺距/(减速比×伺服每转一周的驱动脉冲数)；

3)配置好主轴和从轴的加速、减速和加加速度

加速和减速度公式：a＝v²-v.²/2x其中、x为位移、v是末速度、v.是初速度、原始公式是v²-v.²＝2ax

其中加加速度值一般为加速值的10倍

4)在PLC程序添加主轴和从轴和电子齿轮部分的程序，通过调用Beckhoff运动控制库MC-Gear in，这个模块功能就是可以将电子齿轮模拟成机械齿轮，将主轴和从轴顺序配置好，主轴和从轴的速度比例为1:1；

5)添加智能互锁机制，在其中一台主轴或从轴出现异常情况时，另一台主轴或从轴随时可停下来，使皮带不被拉断；

6)检测主轴或从轴的扭矩值，保证主轴或从轴的皮带扭矩相差值不超过5％，2条皮带张力相同；

7)进行双驱机械手归零；具体操作为，先将双驱机械手上电后进行耦合，对主轴进行0点校准，从轴不负责校准只负责从动

8)调节PID的参数，使主轴和从轴运行时的位置、扭矩、速度相差不超过1％，从而保证从轴能够跟随上主轴。调节PID参数主要调节速度环PID和位置环PID，其中首先要调节位置环PID的比例，如果从轴位置还是跟随不上主轴，就调节速度环PID，如果跟随上了，调节位置环PID的积分I，直到调节跟随稳定。PID调节原理参见图3。

PID的公式：u(t)＝kp(e(t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt)

9)调节主轴和从轴速度和位置参数，反复进行步骤8)的测试，对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

参见图4，图4它是分别由主轴和从轴动2条传送皮带3，同时驱动一个机械手取胚板来进行PET注塑机取料工作，如果对2个电机的控制不同步的话，很有可能造成其中一条皮带被拉断，或者出现一个电机在用力，另一个电机没有用力的情况，很有可能造成机械手的性能还不如一台电机工作效率。导轨8一端的两侧分别设置一个主轴1和一个从轴2，主轴1和从轴2各连接一传送皮带3；导轨8的另一端设有取胚板5，取胚板5与连接器6相连；连接器6与坦克链4一端连接；坦克链4底部是机器底板7。

Claims (3)

1.一种基于软PLC控制PET注塑机双驱机械手的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，基于运动轨迹确定双驱电机运动数学模型；具体做法是，将主轴和从轴的运动前进后退动作确定，确定前后运行的位置和速度；

步骤2，确认基于位置、速度或扭矩驱动控制模式；具体做法是：由于需要主轴和从轴推动机械手精确停到提前预设好的位置，所以要对主轴和从轴使用利于位置精确的位置控制模式；

步骤3，建立软PLC程序框架控制双驱机械手；具体做法是，通过欧规12协议，使机械手和PET注塑机进行通信并相互配合；

步骤4，确认双轴电机的位置校准方式；具体做法是，只让主轴进行位置校准，让从轴全程只进行位置跟随，不进行校准；

步骤5，对主轴和从轴采集的速度、位置、扭矩数据进行分析；具体做法是：在进行耦合期间，对从轴进行扭矩监控，避免出现主轴用力，从轴不用力；

步骤6，判断电子齿轮耦合和解耦的时机，具体做法是：机械手通电后，电流稳定后进行齿轮耦合；在关机械手电源前，进行齿轮解耦。

2.根据权利要求1所述的一种基于软PLC控制PET注塑机双驱机械手的方法，其特征在于，步骤5所述的对采集的速度、位置、扭矩数据进行分析，包括以下步骤：

1)通过Systerm Manager扫描NC轴和驱动器，建立NC和PLC的链接；

2)按公式配置好主轴和从轴的脉冲当量，脉冲当量的公式为：

脉冲当量＝螺距/(减速比×伺服每转一周的驱动脉冲数)；

3)配置好主轴和从轴的加速、减速和加加速度；

4)在PLC程序添加主轴和从轴和电子齿轮部分的程序，通过调用Beckhoff运动控制库MC-Gearin，将主轴和从轴顺序配置好，主轴与从轴的速度比例为1：1；

5)添加智能互锁机制，在其中一台主轴或从轴出现异常情况时，另一台主轴或从轴随时可停下来，使皮带不被拉断；

6)检测主轴或从轴的扭矩值，保证主轴或从轴的皮带扭矩相差值不超过5％，2条皮带张力相同；

7)进行双驱机械手归零；具体操作为，先将双驱机械手上电后进行耦合，对主轴进行0点校准，从轴不负责校准只负责从动；

8)调节主轴和从轴的驱动器的PID的参数，使主轴和从轴运行时的位置、扭矩相差不超多1％；

9)调节主轴和从轴速度和位置参数，反复进行步骤8)的测试，若2个电机扭矩值保持相差不超过2％，则测试成功。

3.根据权利要求2所述的一种基于软PLC控制PET注塑机双驱机械手的方法，其特征在于，步骤5)所述的智能互锁机制，通过实时采集主轴和从轴的扭矩，只要主轴和从轴的扭矩差距超过1％，先保持同步行动作调整，如果完成调整后还是超过1％，进行停止运行，目的是使2个驱动电机运行安全。

步骤8)中调试主轴和从轴驱动器的PID的参数，对主轴和从轴扭矩保持相差不超过1％以保证主轴和从轴的同步性

通过软件进行运动控制的方法使主轴和从轴进行配合。