高速运动伺服控制系统的应用TheApplicationoftheHighSpeedMotionServoControlSystem本文来自2004年第10期“系统应用”上,已经被阅读过282次作者：南京造币厂李田科摘要：文章讨论西门子公司高速运动伺服控制系统在硬币压印机中的实际应用。通过矢量变频器，从而准确控制主电机的速度，即压印速度，通过控制高速运动伺服控制器，准确控制拨饼位置，从而实现冲压和拨饼的同步运动,通过ProfibusDP总线实现矢量变频器和运动伺服控制之间的通讯。本文重点讨论控制系统的实现方法及实际应用中的解决问题。英文摘要：ThispaperintroducesthehighspeedmotionservocontrolsystemofSiemensinmintpress.Usingvectorconverter,itcancontrolthespeedofthemainmotor,usinghighspeedmotionservocontrolsystem,itcancontrolthemotionofthedialingblank,therebythepressingandthedialingsynchronize.ProfibusDPisusedtorealizecommunicationbetweenvectorconverterandmotionservocontrolsystem.Thispaperdiscussesthemethodofthecontrolandthesolvedproblemindetail.关键词：运动伺服控制器矢量变频器ProfibusDP总线同步1引言近几年来随着伺服控制技术的飞速发展，它已广泛用于控制交流电机转速、位置等。现场总线技术伴随着计算机技术、网络通信技术及微电子技术的发展而飞速发展，推动整个自动化控制向更高层次发展。本文所介绍的系统充分发挥伺服控制器和现场总线技术的特点，准确、灵活地控制高速硬币压印机的冲压和拨饼，满足了多种工艺要求。以前硬币压印机的主轴与拨饼轴之间的传动连接采用同步带联结,如图1所示，即主轴与拨饼轴之间的传动比为固定的1:1,拨饼轴的速度变化随主轴速度而变，主轴与拨饼轴的位置角度一一对应，其最大特点是简单和可靠，实现了两轴的1:1同步，但系统不具备柔性。为了满足特殊生产工艺要求，如对某些产品（大规格纪念币、小规格纪念币）就必须靠进行多次压印功能来达到工艺的技术要求，也就是经过多次压印后，拨饼一次，需要改变主轴与拨饼轴之间的传动比为N:1，修改系统的机械传动结构非常困难，所以需要用高速运动伺服控制器，控制拨饼运动，如图2所示。图1同步带联结图2伺服控制器控制如果两轴的1:1同步，那么也就是拨饼速度等于主轴速度;如果两轴的N:1(N=2，3，4…)间歇同步,那么也就是拨饼速度等于主轴速度的1/N。根据系统要求选用西门子公司MASTERDRIVESMC运动控制驱动器。因为MASTERDRIVESMC运动伺服控制驱动器适合控制循环周期短而且高精度、高动态响应的控制系统。这种驱动器是智能控制系统的一部分，它能够实现机动、灵活和高效的驱动控制，其性能远远超过同类系统。2控制内容和控制要求本文以高速硬币压印机为控制对象，硬币压印速度必须要达到700枚/min，主要工艺过程是:送饼机构把光饼送到拨饼机构，拨饼机构把光饼准确拨给主传动机构，在主传动压印，加工成成品。其主要特点是:速度快(每完成一枚只需85ms);各机构之间的传动要配合默契，特别强调主传动与拨饼机构要配合非常准确，拨饼的时间只有40ms左右，所以拨饼驱动采用SIEMENS公司MC伺服数控系统，MC伺服数控系统是SIEMENS公司最新高速运动控制系统，是无轴驱动系统(无轴驱动系统就是同步信号从主传动上取出，即在主传动曲轴上安装高分辨率的光电编码器,当主机运转时，编码器的脉冲信号输送给拨饼伺服控制器控制，伺服控制器准确控制拨饼动作，从而达到随拨饼主机同步运转的要求)。SIEMENS公司MC运动伺服控制系统主要特点为:高动态响应，MASTERDRIVESMC驱动器使用了32位数字控制技术;高过载因数能处理高难度的应用问题:MC运动控制驱动器有极高的过载因数:250ms内300%的过载能力;集成式安全保护装置保障了所有功能的安全应用:具有的“安全停止”功能软件:灵活运用BICO技术，它们可被应用于所有必要的开环和闭环控制。根据工艺要求，主传动机构和拨饼机构既要满足1:1同步要求(压印一枚，拨一枚)，又要满足N:1间歇同步要求(压印一枚N次后，再拨一枚)。3系统的整体构成和方案设计3.1电气主控系统电气主控系统将采用德国SIEMENS公司的S7-300系列可编程序控制器,中央处理单元为