欧瑞SD20伺服电子凸轮的应用

• 关键词：欧瑞传动,SD20系列伺服驱动器,电子凸轮,岩棉切割设备
• 摘要：本文就欧瑞SD20系列伺服内置电子凸轮功能在岩棉切割设备上的使用进行了探讨及分析，与传统的机械凸轮相比，电子凸轮使用寿命长，切割长度可调节，加工精度高，运行效率快，实现了替代机械凸轮设备更高效优越的解决方案。

 一、前言

机械凸轮机构是各种自动化机械如包装机、印刷机中常用的传动控制机构，其主要功能是实现将普通电机控制的旋转运动转化为预期的间歇、直线或往复摆动等。

电子凸轮是一种运用伺服系统来控制执行部件，利用了构造的凸轮曲线来模拟机械凸轮，以达到机械凸轮系统相同的凸轮轴与主轴之间相对运动的软件系统。

和电子凸轮相比，机械凸轮有明显的缺点，机械凸轮控制需要根据执行机构的运动规律设计出适当的凸轮轮廓，使执行机构按照此凸轮轮廓运动，从而达到期望的运动结果，然而实际应用中却有诸多局限性：1 机械凸轮设计时对于复杂的运动轨迹要综合考虑加工制造、动力特性等要求，但受限于机械加工设备的精度及安装条件等各方面的影响，设计费时费力且会存在机械误差。2 固定的机械凸轮机构只能实现一种运动规律，如果需要变换不同的运动轨迹，必须重新设计和更换机械凸轮，这样就存在很大的局限性。3 机械凸轮和执行机构通常为点接触和面接触，长时间使用后随着凸轮的磨损，运动轨迹就会失真，需要更换新的凸轮机构。

由于机械凸轮存在着诸多缺陷并随着伺服控制系统的广泛应用，电子凸轮技术得到研究和发展，目前运用伺服电机控制系统实现机械凸轮的功能已轻而易举，相比于机械凸轮，电子凸轮具有以下优势：1 对于复杂的运动规律，电子凸轮只需建立数学模型，程序设计简单方便，精度高，克服了机械凸轮的制造和装配误差。2 由于电子凸轮曲线是根据实际生产规律计算而成，使用的是凸轮点数变量，要改变执行机构的运动规律，只需对伺服输入新的数据重新计算生成即可，程序调用新的凸轮曲线，执行机构就能以新的运动规律工作，真正是设备实现了柔性化、自动化和智能化。3 使用电子凸轮不存在机械接触，即使长时间高速运转也不存在凸轮的磨损情况，从而有效保证了执行机构的定位精度，且无须频繁更换凸轮，提高设备的使用寿命和生产效率，降低使用成本。

二、产品简介

SD20系列全数字交流伺服驱动器是采用高性能的数字信号处理器（DSP）、大规模现场可编程逻辑阵列（FPGA）和智能化功率模块（IPM）等代表当今最新技术的器件。功能强大、性能卓越、结构合理，完全能够满足广大客户对高精度、高速度加工的要求，广泛应用于数控机床、包装机械、印刷机械等领域。

SD20系列伺服支持电子凸轮、内部PLC、全闭环及龙门同步功能，并简化了系统操作，提高了可行性和易用性，实现了自动化设备更优越的解决方案

具备自动惯量识别、电角度智能识别、单向负载补偿、定长中断功能、位置模式加减速、PI增益切换、快速找原点、电子齿轮等功能

三、 SD20电子凸轮技术的调试步骤

1 访问欧瑞传动官方网站（http://euradrives.com/），点击服务支持中的资源下载，选择软件下载,选中EuraDV_RC v1.00 Setup_CH下载压缩包并解压安装。

2 打开EuraDV软件，新建SD20伺服项目

选中电子凸轮选项，在右侧表格中既可以输入规划的主轴和从轴的运动位置。

3 建立凸轮曲线表，和传统的机械凸轮技术一样，要运用电子凸轮，首先得充分研究控制对象的运动规律，建立执行机构运动规律的数学模型，规划凸轮主动轴和从动轴曲线运动轨迹点，然后把数据输入伺服上位机软件凸轮表中建立一个固定的凸轮曲线关系，这样运动轨迹发生变化时，修改数据即可改变电子凸轮的运动轨迹，目前最多规划720个凸轮点，规划轨迹示意如下图所示：

4 电子凸轮使用时的伺服参数设置流程图

Po374位置脉冲指令来源需设置开启脉冲来源于电子凸轮，PL000为电子凸轮控制功能，需要开启电子凸轮及选择电子凸轮指令及触发来源，指令来源根据所用的高速计数器确定，电子凸轮触发可以选择立即出发及DI触发，脱离方式可选DI控制或超出范围后脱离。设置凸轮点及凸轮点数可用上位机下载的方式自动生成，下载完成后系统自动刷新凸轮点。PL001凸轮初始位置通常设置为原点位置开始，也可以设置自定义起始位置。

5 外围硬件连接

编码器推荐使用AB相差分5V信号输出类型，连接伺服驱动的CN3 脉冲输入。触摸屏用作人机交互显示。如外围信号控制信号较多，可使用欧瑞EC200PLC，并通过MODBUS 485通讯进行电子凸轮曲线的修改及刷新。

四、 伺服接线以及参数设置

1、主电源接线说明

伺服配线示意如下图所示：

1、在频繁启动的场合需要接外接制动电阻；

2、伺服驱动需要保证良好接地。

3、在干扰强烈的场合需要加噪音滤波器及电抗器减少干扰

2、控制电源接线示意图如下

1、使用差分信号编码器连接伺服的高速脉冲接口或低速脉冲接口

2、连接伺服使能输入、报警复位及报警输出

3、连接伺服电子凸轮输出DO

4、伺服DO输出外接继电器的建议在继电器上加续流二极管

五 欧瑞伺服电子凸轮在岩棉设备上的使用

1岩棉切割设备图示

岩棉是以天然岩石如玄武岩、辉绿岩、安山岩等为基本原料，经冲天炉或燃气池炉熔化、纤维化而制成的一种无机质纤维，常用作保温材料。由于运输的原因及安装要求岩棉需要切割成固定的长度。原始的岩棉切割设备使用机械凸轮控制，随着使用时间的增加，机械凸轮存在磨损、经常维护保养及切换岩棉切割长度较于繁琐的问题，造成较大的加工误差，本次使用欧瑞SD20系列伺服的电子凸轮替代其机械凸轮，使用欧瑞EK系列触摸屏做为人机交互，欧瑞EC 200PLC控制外围设备及修改伺服电子凸轮曲线轨迹点，完美替代了之前的机械凸轮。

2 控制系统图示

2、参数设定

驱动器设置参数如下表所示：

结束语

随着智能制造设备产业的发展和技术的提高，欧瑞SD20通用系列伺服的电子凸轮技术得到越来越广泛的应用，其性能和易用性得到广大用户的认可。