1 前言
華東地區一直是電工裝備設備使用大戶，特別是變壓器鐵芯制造業。在國內也不乏有電工裝備的制造企業，但在全伺服電動數控橫剪線方面，與國外同行相比還較落后，尤其是裝備于電力變壓器鐵芯制造的400型、600型、甚至900型的變壓器鐵芯橫剪線。這些年隨著國內對電力行業的大力投入，電力設備行業一直處于上升態勢，很多企業已經看好未來的市場，紛紛采購大型的變壓器橫剪線來裝備自己，從目前國內變壓器鐵芯加工行業近年來對橫剪線的需求來看，液壓橫剪線、氣動橫剪線都因存在諸多的設計缺陷被逐步淘汰，而進口的加拿大MTM線、德國喬格線等價格太高，一般捉襟見肘的中小型企業無法承受。
目前，臺達通過與設備廠商深入合作，開發出了全伺服硅鋼片橫剪線，通過采用10MC運動控制器與高速CANOPEN總線控制、臺達A2系列伺服，使設備的精度與速度都達到或超過行業內的標準。并且在控制架構上，由于采用總線控制，當客戶的設備需要有更多工位時，可以在不增加控制器成本的情況下，使全套設備升級，具有極高的可擴充性、靈活性與性價比。
2 設備結構及工作原理
設備結構如圖1所示。
圖1 設備圖
此設備用于變壓器鐵芯的定長裁切，將成卷的硅鋼帶裁切成一定長度一定形狀的硅鋼片。設備組成部分（見圖1）包括放料機構、送料單元、45度角裁切、135度角裁切、沖V形孔、軌道位置調整，另外，0度切和圓孔沖為選配。
此設備全線采用單邊定位、可全自動調寬。設備裁切出來的各種形狀的成品，通過相應的疊裝法，組合成變壓器鐵芯的半成品，如圖2所示。
圖2 鐵芯的生產過程
圖3 45度與135度裁切
圖4 沖V形孔
設備工作時，用戶首先選擇想要裁切的硅鋼片形狀，并輸入相關參數，起動設備，PLC先會根據參數計算出各工位的動作順序及每一步的送料長度，然后再動作。
設備的生產過程，本質上來說，屬于"停剪"，即先用伺服拖動送料輥，送出相應長度鋼帶，然后，送料停止，氣缸壓緊鋼帶，再讓剪切工位動作，讓伺服帶動切刀上下切一次，將料切斷，再送料，周而復始。
剪切固定形狀的硅鋼片，較為簡單。我們在10MC程序中固化了幾種常用的片型形狀，客戶選擇后，輸入不超過4個參數，設備就可裁切出符合要求的硅鋼片。
此設備控制的真正難點在于，如何實現裁切客戶多種"非標準"片型。
3 電氣架構及選型說明
通過詳細了解客戶設備的工藝（目前的設備為2剪1沖,配了5顆伺服），我們給客戶配置了以下產品：PLC: DVP10MC11T+16SP11R×2、人機界面DOP-B10S615、ASDA-A2-M伺服2kW×5、CANOPEN專用電纜與終端電阻以及其它電氣配件。
圖5 控制架構圖
4 部分程序說明
設備工作前，首先要設好系統參數，主要是機械相關參數。
圖6 系統參數界面
之后，要設置好設備上已裝好了的各工位相對位置，這里的參數非常重要，決定設備的裁切精度，及各工位工作時的先后順序。
圖7 刀具偏移量界面
設備系統參數設定好后，就可以正常生產了。首先，選擇片型，并設好硅鋼片原料的寬度。如圖8所示，然后輸入加工的長度及片數，按下啟動按鈕后，設備生產開始。
圖8 加工長度及片數設置界面
上文中提到，如果客戶想要生產非標準片型，怎么辦？在這里，我們為客戶提供了可供其自由編輯動作步驟的畫面，如送料多少，然后，哪把切刀動，再送料多少，再動哪把切刀等等。
每個客戶自定義的片型有50步加工程序，HMI中一共可存80組片型的數據，并且可以給每個片型起名。實現這個功能是利用了臺達屏的配方功能。如圖9所示。
圖9 程序編輯界面
在屏的程序里，我們已將為設備日后升級成"3剪2沖"做了準備（多了零度切和圓孔沖），這樣，不管客戶設備的配置如何，操作界面是統一的，方便操作人員的使用。
10MC處理上面的用戶自定義片型的方法是：通過將配方從HMI調回PLC，再通過相應運算（由子程序完成），將數據算好，然后由主程序調用。
圖10 PLC程序
點動調機主要用于設備初期調試與后期的故障排除，如圖11所示。
圖11 點動調機界面
5 PLC程序說明
10MC使用雙CPU控制，一個CPU執行運動控制程序，用CANOPEN BUILDER軟件編程；一個CPU為標準PLC，用臺達WPLSOFT軟件編程，兩個CPU之間通過共用的數據交換區交換數據（D6000到D6476）。
根據10MC自身的特點，在編程時，我們將控制A2伺服的程序編寫在運動控制程序中，共有5個子程序（任務），分別是CFC1-SON(控制伺服使能及原點初使化)，CFC-JOG(在點動調機時，控制各伺服)，CFC03-MAIN（設備正常工作時，控制并協調各伺服的動作），CFC04-STOP(保護功能)，CFC05-READ(將伺服的當前位置及速度等相關參數讀回，并傳給PLC程序控制相關氣缸)。
圖12 控制程序界面
PLC部分的程序主要是運算和邏輯處理，讓運動CPU與普通PLC CPU分工處理設備的程序，使程序結構清晰，調試方便。
圖13中的PLC程序為點動調機功能，通過觸發相關位信號（如M171,M172等等），并通過公共數據交換區（這里是D6252，D6253）將信號傳給運動控制CPU，然后運動控制CPU再解析每個位的作用，控制相應伺服（如上圖用的是MC MOVE VELOCITY指令）。
圖13 點動調機功能實現程序
6 伺服調試簡要說明
臺達A2伺服具有很多工作模式，本文中選擇的是其CANOPEN控制模式，通過DS402協議控制伺服運轉。由于是采用通訊，參數設置主要為增益參數（本文中使用的是半自動增益調整，頻寬40，開啟共振抑制P2-47=1）、通訊參數（P3-00到P3-09）。如果現場對通訊的干擾大時，可將通訊參數P3-09的個位數由小調大，并正確使用終端電阻，可解決此問題。
7 結束語
經過調試，該設備性能達到同行業領先水平。由于采用了CANOPEN控制架構，接線少，程序以模塊化編輯，方便升級。送料，沖、剪都采用臺達A2系列高響應伺服電機驅動，高效、低噪音。后續此機型可能配置更多的伺服（最多10顆），這樣10MC控制器的省配線及成本的優勢就更能顯現出來。
作者簡介：
張根軍，出生于1981 年 10 月，畢業于江蘇技術師范學院機械制造與自動化教育專業，現就職于臺達股份有限公司南京分公司，主要專注于臺達自動化產品在江蘇市場的技術支持工作。
