一、前言

當前在飛剪及類似設備的應用中，大多依靠內置電子凸輪的伺服驅動器或PLC運動控制模塊中的電子凸輪功能塊進行集成，此方案雖然方便，但對于初級電氣工程師掌握電子凸輪的原理沒有大的幫助，其內置的凸輪曲線也不能隨意的編輯，靈活性方面明顯不足。

如果能有一種提供最大自由度的方案，可以讓現場工程師靈活地編輯凸輪軌跡并實時地看到伺服電機的運行效果，則可大大提高調試效率，并且讓中低水平的電氣工程師快速成材。本文試圖實現這一理想。

二、飛剪原理

一般飛剪的示意圖如下：

P0、P1接收編碼器脈沖，根據測量輪的周長來獲得工件的當前長度。

P2、P3接收伺服驅動器反饋脈沖，獲取切刀的當前位置，并用PLC中高速計數器的中斷功能獲得切點信號（復位P0、P1計數器）。當前原點開關有信號時用高速計數器的預設功能將其歸零。

根據客戶的設定長度，減去剪刀從原點運行到切點需要的提前量，即是剪刀啟動時的主軸位置。

剪刀啟動后，PLC根據斷電保持寄存器R區中存儲的凸輪軌跡運行，到切點時復位當前長度，碰到原點開關后停止運行，等待下一次啟動。

三、數據換算

根據精度要求，可以使用mm或脈沖做單位，這里以脈沖舉例。

主軸脈沖計算公式：

設定長度對應脈沖＝設定長度÷（測量輪周長÷編碼器分辨率）

為方便在PLC中用整數運算，公式變為：

設定長度對應脈沖＝設定長度×編碼器分辨率÷測量輪周長

剪刀尖運行一周的脈沖計算公式：

剪切脈沖＝伺服電機電子齒輪分母×減速機速比

四、軌跡生成

在CAD中畫出伺服的運行曲線和主軸的等分采集點：

圖中X方向代表主軸即編碼器的位置，Y方向代表從軸即剪刀的位置。工程師可以根據現場控制精度的需求來決定將主軸分割成多少等份，分得越多，從軸的運行越平滑。

曲線可以是樣條曲線、多段線或直線的組合，原則是要生成足夠平滑的軌跡。

將分割線超出曲線的部分剪切掉：

各分割線的長度即是要輸入到PLC斷電保持寄存器R區的凸輪數據。

如果點數不多，可以考慮在編程軟件XG5000的設備在線監控窗口中手工輸入。

為方便更多點數的批量導入，筆者開發了一套輔助軟件，下面介紹用軟件進行點位數據批量導入到PLC操作方法。

LSCAM軌跡生成器的界面如下：

為適應用戶與PLC連接的不同方式，本軟件不直接與PLC通信，而是生成R寄存器的設備文件，再通過XG5000的設備監控窗口導入PLC，這樣不管客戶是使用USB、Ethernet還是COM口方式，都能完成導入操作。

本軟件支持LS大部分系列的PLC，可以在窗口中事先選擇好PLC系列。

點擊“激活AutoCAD”按鈕，建立本軟件與CAD軟件的連接。如果CAD軟件沒有打開，本操作將啟動AutoCAD，當然，操作者的電腦里必須事先安裝好了CAD軟件。

當“連接繪圖空間”按鈕變為有效時，點擊它以連接當前的CAD空間模型，成功后，之前所有無效的按鈕變為有效。

點擊“添加分割線”按鈕，出現如下窗口：

主軸長度與從軸長度可以設定成實際的脈沖數量或長度單位，也可以對實際數據進行縮放，以方便在CAD中更方便地畫線，縮放的數據可以在PLC的程序中還原。

刻度是主軸長度等分后每份的相對長度，例如：200÷5＝40，就是說主軸要等分成40份，這里要盡量不使主軸等分后不余余數，否則可能影響精度。

點擊“確定”按鈕，CAD圖形如下圖：

畫上曲線并修剪好后如下：

在軟件中選擇好接收數據的開始R寄存器，再點擊“獲取點位”按鈕：

可以看到，數據被提取到了表格中，然后點擊“生成文件”按鈕，保存成“*.rm”類型的文件。

打開XG5000軟件，連接上PLC，打開設備監控窗口，在離線狀態下導入所保存的文件，然后再連接上PLC，將數據寫入PLC。

五、PLC編程思路

軌跡有了，編程就簡單多了。

當前點位＝編碼器當前值÷刻度

將當前點位輸入到索引寄存器Z中，實時索引R中的數據，如：R10[Z0]。

索引到的數據就是從軸當前的目標位置。

點與點之間也需要做平滑處理：

編碼器點間數據＝編碼器當前位置－刻度×當前點位

從軸點間數據＝（后一點數據－當前點數據）×編碼器點間數據÷刻度

從軸目標位置＝當前點數據＋從軸點間數據

獲得從軸當前的目標位置后，不間斷地用DST指令的絕對定位模式進行控制輸出脈沖，速度可以指定最高脈沖頻率。

需要注意的是：當剪刀到切點致使編碼器的當前位置歸零時，為使從軸按照凸輪軌跡平滑運行，必須進行如下的數據處理：

如果（編碼器當前位置＜凸輪對應長度）

主軸當前長度＝切點對應的主軸位置＋編碼器當前位置。

當剪刀運行到原點開關時，停止運行。

六、結束語

對于非科班出身的電氣工程師來說，電子凸輪往往是不容易跨過去的一道坎兒，自動

化廠商在PLC或伺服驅動器內部的底層實現，且為了技術保密而諱莫如深，更增加了神密感，使許多工程師對內置電子凸輪的產品青睞有加，卻不去深究原理。

因為LS小型PLC具備幾個特殊的定位指令，使之成為自定義電子凸輪的不二選擇，不但成本低廉，而且方便靈活。當然，別的品牌的PLC也有可能實現，需要聰明的電氣工程師們發揮想象力。

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