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1、B&RPCC及ACOPOS伺服在刻蚀线上的应用ronggang导语：以荫罩刻蚀线的刻蚀腔体内的摇摆电机控制对象为对象，采用了B&R的PCC和ACOPOS伺服控制器，对同步电机进展运动控制，使摇摆腔体内电机能快速、稳定地跟随设定曲线，并按照设定曲线运动摘要：以荫罩刻蚀线的刻蚀腔体内的摇摆电机控制对象为对象，采用了B&R的PCC和ACOPOS伺服控制器，对同步电机进展运动控制，使摇摆腔体内电机能快速、稳定地跟随设定曲线，并按照设定曲线运动。PCC中PVI使PCC方便地与上位机进展通讯;PowerLink使伺服间的通讯实时快速;PCC的高级编程语言C使PCC完成传统PLC不能完成的高级应用，如曲线的
2、生成;而虚轴概念的引入更是进步了电机运行的可靠性。1.1系统简介系统为普通糟孔荫罩刻蚀线，主要包括开卷局部、刻蚀腔体局部、第一水洗局部、电解剥离局部、最终水洗局部和最后的烘干及撕边局部。外表有光致抗刻蚀剂的成卷钢带，在开卷局部被拉开，并送人刻蚀腔体。腔体刻蚀液为FeC13，与钢带的无光抗局部反响，形成槽孔。第一水洗的作用为停刻蚀，将荫罩外表的FeC13均匀地完全去除。剥离局部用于剥离钢带外表的光抗，剥离液为NaOH。最终水洗除去钢带外表的NaOH和杂质。烘干局部烘干钢带外表的水分，防止生锈。之后钢带进人撕边机，撕去荫罩四周的废边。刻蚀生成的工艺经过如图1所示。align=center图1刻蚀消
3、费线工艺经过/align刻蚀腔体局部为整个系统的关键，其刻蚀的效果直接影响到产品的合格率。整个刻蚀经过有6个腔体，每个腔体中有上下两对喷嘴，分别由两台电机控制，电机控制喷嘴往返摆动。因此整个刻蚀局部由12台电机组成。由于电机不断往返摆动，这里称之为摇摆电机。1.2摇摆电机运动简介根据工艺要求电机必须按照一定轨迹运行，而且不同的电机运行轨迹有所区分。由于对运行曲线的高要求，摇摆电机的控制选用了B&R的PCC及ACOPOS伺服控制器。align=center图2摇摆电机轨迹点设置/align在上位机，工作人员给定一条轨迹上的16个点，如图2所示，其中横轴为位置，纵轴为速度。12台电机每台都有一条设
4、定的曲线。PCC除了完成对电机的起动、停顿、运行等逻辑控制外，主要的功能就是控制电机按一定的轨迹运动，使得这个轨迹同时经过所设定的16个点，并且保证电机运行的平稳。由于要求快速响应和高控制精度，摇摆局部使用同步伺服电机进展运动控制。之前使用东芝公司的PLC，有摆动不平滑的问题，因此改用B&R开发的高性能控制器PCC。PCC在控制器中使用嵌人式操纵系统，且设备层网络采用实时以太网，可以实现非常高的实时控制要求。2B&RPCC及ACOPOS伺服2.1B&RPCC硬件配置摇摆局部采用了B&R2005，2005系列CPU是B&R第四代控制系统SG4，采用的是Intel处理器，包括了电源模块、CPU模块
5、、数字输入输出模块。其中CPU的PCI总线插槽中插人了PowerLink网络适配器。假设采用PowerLink串联，最多只能串联10台伺服控制器，本系统采用PowerLinkIF786及一个HUB将12台电机分成两条串联支路进展实时控制。数字输入模块用于起动、停顿、紧急停顿、12台电机的Readay、找原点信号输人。数字输出用于电机运行、电机故障、12台电机寻找原点的状态指示。上位机与PCC可以通过RS232与以太网进展通讯。RS232作为编程口。以太网作为实时通讯口，用于数据的上传与下载。将上位机设定的运动曲线实时传给PCC，同时将实际运动位置、速度、电流及故障信息传给上位机。align=c
6、enter图3伺服控制器与外围连线/align图3给出了一台电机的伺服控制器与其他硬件设备的连接图。电机控制器采用了B&R的ACOPOS伺服控制器。伺服控制器插入了PowerLink模块AC112，用于和前后两台伺服控制器相连;AC122为旋转编码器模块，用于电机的速度与位置检测。ACOPOS1090本身提供了温度信号检测T+、T-，抱闸信号输出B-、B+和其他控制信号。在现场，同时安装了三个光耦给定电机运行的正向极限位置、反向极限位置和原点位置。在运行前电机首先找到原点光耦所在位置定为O位，然后根据设定曲线运行。而正、反向极限光耦信号起到了保护作用，当光耦给出信号时，伺服将给出极限故障信息并
7、且停顿运行。2.2ACOPOS伺服控制方式align=center图4伺服控制框图/alignACOPOS的伺服控制如图4所示，大致可以分为四个局部：初始值处理、位置控制、速度控制、实际值检测。在初始处理时，根据给定的位置及最大允许速度和最大允许加速度，给出一个理想的定位经过，即得出加速、恒速、减速段，不同位置时的速度也相应得到。位置控制主要有比例调节、比例调节限制p_max、积分限制i_max和积分调节。比例调节后的值为ks，假设ksp_max，那么v_pP_max;假设ks3B&RPCC软件系统整个软件系统可分为经过可视化接口PVI和AutomationStudio。PVI用于与上位机的通
8、讯，AutomationStudio那么用于PCC的逻辑控制与运动控制等的编程。3.1PVI通讯PVI是所有Windows应用程序访问贝加莱工业控制器的统一接口。使用PVI，用户在开发通讯程序时不需要花大量时间考虑底层的通讯经过，也不需要调用复杂而繁琐的WinsockAPI函数，只需在逻辑构造上进展简单的配置即可访问PCC上的变量。PVI的最大特点就是可以使用程序直接操纵PCC任务中的变量，因此必须给每一个经过变量在PVIManager中的映射指定唯一的途径。PVI通讯的核心任务是建立经过变量的映像，建立的结果是每个映像都和网络中唯一的一个变量逐一对应。这个变量可以是一个根本类型的数据，如整型
9、变量，也可以是一个自定义类型的数据，如构造体变量。这个映像包含了从应用程序所在工作站到变量所在任务的途径信息。假如把控制器和模块也当作通讯中对象的话，每个映像途径包括的对象有：根本对象Pvi;线对象Line;站对象Station;CPU对象CPU;模块对象Module;任务对象Task和变量对象Variable。这个映射途径由PVIManager统一治理，每个对象包含对象名，对象描绘和存取参教。对象名包括途径是PVI中的名字。对象名由用户任意确定，对象描绘必须与PCC中待映射的变量名字一样，PVIManager依靠对象描绘找到详细的经过变量，实现映象关系。存取参数包括数据类型讲明、刷新时间、事
10、件类型等。在本系统中，伺服电机运行在16个位置的速度是确定的，位置和速度均可以在上位机上设置，然后发送至PCC。将这些数据封装为一个构造体：structMotorCommsetfloatPosition16;/16个点的位置floatSpeed16;/16个点的速度intMotorNumber;/标示当前设置的是第几台电机;3.2AutomationStndio编程AutomationStudio为每个应用与程序提供了多种编程方法。包括：梯形图LAD，指令表IL，构造文本ST，顺序功能图SFC，AB，ANSIC。其中ANSIC是使用于新一代AutomationStudio的功能强大的高级编程语
11、言。利用ANSIC编写的语言可以实现更高级的功能。在摇摆局部的电机控制中，利用了ANSIC来实现曲线生成的功能。3.2.1对象建立B&R的伺服运动控制采用了面向对象的控制方式，使用高级语言C针对一个伺服控制器创立一个运用对象ax_obj后，可以利用针对此运动对象创立的指针p_ax_dat_，对电机完成不同的运动控制。ncallocncACP10MAN+ncPOWERLINK-IF,ACP10NONE,ncAXIS,l,UDINT&ax_obj;每台伺服控制器在硬件上都有一个节点设置局部，可以设置各自说明了从轴与主轴以1000:1000进展位置同步。B&R为伺服参数的上传与下载提供了专门的通道，
12、称之为SERVICE通道。通过SERVICE通道，既可以进展单个参数的传输，也可以进展参数块的传输。将“autogear作为一个参数块，通过SERVICE通道下载到伺服后，虚轴与实轴的关系便建立了起来。strcpy&DataDownload.parameter.data_modul0，“autogear/所要下载的文件名p_ax_dat_network.service.data_adrUDINT&DataDownload/service通道ncactionax_obj,ncACP_PAR+ncSERVICE,nc-DOWNLOAD/虚轴、实轴设定下载一旦主轴与从轴的关系建立起来之后，只要对虚轴
13、参数进展操纵，实轴就会跟随虚轴位置进展1:1同步。而对于虚轴参数的操纵同样也可以通过SERVICE通道进展。p_ax_dat_network.service.request.par_id=ACP10PAR_CMD_POS_MOVE_VAX1/所要赋值的参数p_ax_dat_network.service.data_adr=UDINT&par_dat/参数值ncactionax_obj,ncSERVICE,ncSET/参数设置3.2.3程序设计程序如图5所示，主要分为两块：一块为总的逻辑控制局部，由梯形图完成;另一块为运动控制局部，通过C语言完成。align=center图5程序流程图/alig
14、n找原点时，电机统一向正向运行，假设收到原点信号就停下，定为O位;假设收到正向极限信号就停下然后反方向运行，找到原点信号，定为0位。曲线运动为一个子程序，点与点之间做匀加速运动，通过位置的判定，对虚轴进展加速度的切换。4设计结果利用B&R的PCC的PVI完成了与上位机的通讯。利用梯形图进展逻辑控制启动、停顿、故障等。而高级语言C，那么实现了曲线的运用。并且在曲线运动经过中，实时地将速度与位置信号传给上位机，方便实时地观测和调整曲线。目前，整条消费线已投入试消费，刻蚀效果良好。图6为伺服电机实时运动曲线，伺服按正向运动找到原点后开场按到给定的点运动。在相邻的两个点之间采用了匀加速运动，按照位置进
15、展点与点的切换，改变各个曲线段的加速度。在运行经过中上位机对电机运行的实际位置与速度进展随机采样，将采样得到的点显示在上位机界面上，经过一段时间后可以看到电机实际运行的轨迹。由图可知，实际运行中，都经过设定的点。工艺要求的误差为2mm，而实际设计得到的结果误差只有0.5mm，性能大大进步。在高速运行时，如1min运行40个周期，电机仍然运行平稳，而工艺上只要求15至30个周期。align=center图6伺服电机实际运用曲线/align采用了B&R的PCC使通讯、控制、运动变得更加方便、灵敏、可靠。由于B&R的PVI功能，使通讯方便，成为一个单独的任务。利用Power-Link实现了PCC与12台伺服之间实时与快速的控制与传输。利用PCC的高级语言C，方便地实现了曲线的生成。而利用B&R特有的虚轴的概念，更使电机的运行平稳可靠。