施耐德LMC058运动控制器在成型机上的应用

许志胜，刘 英

（1.大连三垒机器股份有限公司，大连 116000；2.大连博瑞重工有限公司，大连 116000）

施耐德LMC058运动控制器在成型机上的应用

许志胜1，刘 英2

（1.大连三垒机器股份有限公司，大连 116000；2.大连博瑞重工有限公司，大连 116000）

介绍了在成型机上应用施耐德新一代LMC058运动控制器与CANmotion机器总线以及XBTGT5230触摸屏构成了成型机的控制系统，采用电子凸轮功能实现对成型机的运动控制。整机自动化水平高，系统运行稳定。

LMC058运动控制器；成型机；电子凸轮

0　引言

在橡塑行业中，成型机作为整务生产线的关键设备，在将PP、PE、PVC等原材料到波纹管成型的过程中，起了非常重要的作用。以前的成型机均以立式成型机为主，但其模块上下开合，占地面积小，结构紧凑，但模块更换较困难，特别是大口径模块的更换；同时模块对数多，更换时间长，模块不易采用水冷，影响生产效率。新一代的成型机以卧式为主，而本文所介绍的是卧式成型机的升级产品：梭式成型机。它采用运动控制器和伺服进行控制，具有自动回位，定位纠偏等优点。生产不同的管材时，可以根据管材型号进行更换模具即可，而且生产速度更快，生产的管材质量更好。

1　成型机介绍

波纹管成型机是生产波纹管的核心设备，由成型模具，传动系统，控制系统三部分构成。成型模具一般由30～40对上下（或水平）对开的模片组成，沿一定的轨迹移动，模具闭合构成圆形管子的成型腔，模具打开，使制品脱模，模具可由水或空气冷却。其成型过程为：从挤出机挤出管在一定的水压下，经过真空吸附，使内外壁分别贴合在成型模具和内定棒上成型。而本文所介绍的新一代梭式传动的成型机，可以减少模块的数量，进而减少投资成本。波纹管成型机的关键就是成型模具运行轨迹的确定，首先建立模具运行的数学模型，然后打印出其轨迹，最后按照这一轨迹组合模具。

2　电气系统构成

2.1施耐德LMC058运动控制器的特点

性能方面，LMC058运动控制器拥有双核处理器：

图1　双壁波纹管生产线

内核1专门用于管理程序任务，并且为同步轴控制和应用代码的实时执行提供最大的资源。

内核2专门用于执行通讯任务，程序执行的性能从此不再受影响。

为提高设备的性能和可靠性，LMC058运动控制器有一个用于主编码器（增量式或SSI）的15针SUB-D连接。

LMC058的执行速度可以达到22ns每指令、即每毫秒可以执行超过45，000务布尔指令，最大可管理2400个I/O，64MB RAM用于程序和数据存储，同时提供128 MB闪存用于应用程序和数据的备份，LMC058运动控制器能够消除您对设备能力的各种顾虑。

在开发LMC058运动控制器时，充分考虑了为客户节约成本的因素，CPU的标准配置。

包含：

42个离散量I/O

内置串口和以太网口

4路模拟量输入 （型号LMC058 LF424）

1个CANopen主站

1个CANmotion主站

与以往独立的CPU与的运动控制器不同的是LMC058将逻辑控制与运动控制集中到一个CPU中，省去了以前麻烦的握手信号，符合IEE61131-3的编程标准以及符合PLCOpen标准的运动控制功能块［2］。功能块方面有强大的电子凸轮MC_Camin，电子齿轮MC_ GearIn，梯形模式凸轮等功能MC_Movelink，能够很好的满足客户在工艺方面的控制需求。

图2　系统控制网络构成

2.2控制系统网络

整套控制系统网络采用CANmotion以及EtherNet网络，LMC058运动控制器与Lexium32伺服之间采用CANmotion网络，触摸屏与LMC058之间采用EtherNet网络。此CANmotion连接可在250kbps与1Mbps之间配置， 并可提供对多达8个Lexium32伺服驱动器和/或Lexium SD3步进驱动器进行配置和控制的选择。CANmotion总线循环时间可确保轴位置得以刷新。为确保运动总线上的最高性能，建议采用菊花链连线架构。

3　控制难点以及解决方案

图3为成型机模块某一运动瞬间的运动轨迹图，从图中可以看出：

1）在返回区域成型模块以加快速度返回，这样，可以减少模块的数量，进而减少投资成本。

2）成型模块在中央成型区的进入处和返回处的过渡，不通过曲线导轨，模块以直角的形式进入中央成型区并从其返回，因而减少了机器的宽度。

3）成型模块的全部动作都通过伺服电机控制来实现，从而保证了成型机高度平稳的运行并生产出高质量的产品。

大连三垒卧式成型机SBZ500S在控制系统上主要由四轴伺服构成，分别为主轴、输送轴、合模轴和分模轴。有些同类型的成型机也由五轴来构成，第五轴为上分模轴。工作原理为成型模块从左右通道返回成型通道的开始位置，然后以垂直的角度进行成型通道，运行的轨迹为矩形而不是椭圆形［3］，如图3所示。

图3　卧式成型机模块排列图

模块要按照设计好的曲线来运行，才能保证管材的成型。LMC058运动控制器使用SoMachine软件的Trace功能，通过在软件中预先输入需要监控的伺服参数，启动数据跟踪功能，就可以监控到实际曲线。例，伺服轴的位置曲线监控如图4所示。

图4　各轴曲线轨迹表

系统的难点在于伺服轴之间的协调关系，以主轴位置为参考，进行相应的位置移动。而解决这一问题的最好方法就是电子凸轮功能。电子凸轮由机械凸轮演变而来，相对于机械凸轮，具有数据可修改行性强等优点。LMC058中提供了电子凸轮功能，根据设计好的数据建立凸轮表，首先，MC_Home通过测量系统在控制系统及机械系统间建立位置关联。然后，正常运行时，启动各个轴与主轴之间的MC_CamIn指令，在启动主轴的MC_MoveVelocity速度控制，就能保证各个伺服轴按照上述的曲线运行。如果在运行过程中出现由于某一个伺服轴滞后，也可以使用MC_MoveSuperimposed来对当前滞后的伺服轴进行位置的追赶。系统还具有保护功能，如果出现某一个伺服轴或者其他影响生产的错误报警，通过对此伺服轴以及报警代码的监控，对整个系统进行停机。

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4　结束语

大连三垒的成型机是最早使用施耐德LMC058运动控制器的设备，同时使用XBTGT5230触摸屏进行参数设定，报警监控，凸轮曲线监视等。操作简单，各项工艺指标满足生产工艺的技术要求，自调试完毕后，系统运行稳定， 已经投入到实际生产中，效果良好。

［1］ 任忠恩.“梭式传动”SBZ800双壁波纹管成型机［C］.全国市政建设应用管材管件及新技术与产品推广交流研讨会，2003.

Application of schneider LMC058 motion controller in forming machine

XU Zhi-sheng1， LIU Ying2

TP273

B

1009-0134（2016）10-0033-02

2016-06-13

许志胜（1975 -），男，黑龙江人，工程师，本科，研究方向为塑料设备制造。