模拟量输入输出单元主要包含DVP-06XA模块与激光位移传感器、压力开关、比例阀等器件。激光位移传感器获得的电压信号和压力开关的电流信号,通过DVP-06XA模块转化为数字信号,从而得到三角架每个脚的距离值和压力值;通过给定一个数字值使DVP-06XA模块输出一个所需的电压值,并传送给比例阀从而控制矫正气缸矫正力的大小[11]。
3.1.4 人机界面单元
人机界面单元主体为DOP-B07S411触摸屏,通过DOPSoft软件编写人机交互界面程序,并下载到触摸屏中,实现控制系统的启停控制、参数设置、实时显示相关信息等基本功能。
3.2 主要硬件选型
以下硬件选型为给定内容。
3.2.1 24V开关电源
选用明纬DR-120-24直流电源,属于通用单相输入DIN导轨安装电源,安装快捷省力,按照工业标准设计,使用于各种工业化及家庭自动化的场合,由开关选择交流输入电压。开关电源为功能模块、照明灯、指示灯、继电器、电磁阀、接近开关或磁性开关等供电,其总功率大约为100W,该型号开关电源额定功率为120W可以满足系统要求[12]。
3.2.2 PLC
鉴于矫正机控制较为简单,我们选用台达DVP-SA2系列PLC,该系列属于进阶薄型主机,适用于小型运动控制,支持DVP-S系列模块,可以满足矫正机的控制要求,且该系列产品基本功能齐全,价格相对便宜,有利于节约整个控制系统的成本。CPU模块选用该系列型号为DVP-12SA211T的主机,因为控制系统对于加工节拍的要求,希望减少系统相应等待的时间,因此我们选择晶体管输出,晶体管相对于继电器型输出在相应时间上有很大的优势,且晶体管较继电器更为耐用。
数字模块选用DVP-S系列型号为DVP-16SP11T的晶体管输出型模块,该模块为8输入
/8输出混合型,考虑到系统实际所需的18DI/15DO以及要求预留20%的备用点我们选择2
个该数字模块就可以很好满足系统要求[13]。
模拟模块选用DVP-S系列型号为DVP06XA模块,该模块为4输入/2输出混合型,考虑到系统实际所需的2AI/1AO以及要求预留备用点我们选择2该型号数字模块就可以很好满足系统要求[14]。
3.2.3 伺服电机及驱动器
在矫正机系统中,对伺服精度的要求不是很严格,我们选择用台达ASDS-B2标准泛用性驱动器,该伺服驱动器以高速数字信号处理器为基础,使用软件进行数据监控,可以很好满足系统控制要求,且该系列伺服驱动器较便宜,可以降低矫正机系统的成本[15]。
ASDA-B2系列支持Modbus通讯协议(通讯接口:RS-485/RS-422/RS-232)高性能精准定位控制的实现;支持17bit(160000ppr)高分辨率编码器,满足机器设备高精度定位控制及平稳低速运转的应用需求;搭配三组自动共振抑制滤波器,有效抑制机构动作的振动,使运转更平稳,更完整[16]。台达ASDA交流伺服系统优点:
1.动力线和编码器接线与ASDA-B系列共用,并搭配相同尺寸的ECMA系列电机,方便原有客户直接升级为ASDA-B2系列;
2.面板操作控制,可直接在驱动器上进行设置调整;
3.螺丝型的配线板设计,不需另外插拔接头,省时省成本;
4.内建回生电阻(400W以上),不占配线空间[17]。根据系统实际需求我们选择容量为400W的驱动器。
3.2.4 激光位移传感器
控制要求矫正精度达到0.01mm,我们采用非接触式位移传感器,相比接触式传感器,非接触式传感器响应时间明显减少,对于降低加工节拍有积极作用,此外,激光位移传感器比接触式位移传感器(如撞针位移传感器)使用寿命更长,价格更低,对于系统维护和降低系统的成本都有积极作用。我们采用松下CMOS型微型激光位移传感器HG-C1030。