Lenze自动化系统在琴弦缠绕机上的应用

　　摘要：琴弦是弦乐器最重要的组成部分，琴弦自动缠绕机不仅大大提高了产量，还使琴弦音质的一致性得以提高。本文以琴弦缠绕机的实际应用为例，介绍Lenze 自动化系统实现设备运行的特点。

　　关键字：Lenze自动化系统 琴弦缠绕机 PackML模板 FAST技术模块

　　1 前言

　　一段优美的弦乐背后，除了音乐人的技艺，乐器的质量尤其是其中琴弦的音质是非常重要的。早期的琴弦制作工艺中，操作者的经验以及手法起到了关键作用，导致的结果就是操作者很难培养，琴弦的音质一致性差，同时给音乐人的音乐制作过程带来困扰。Lenze整体自动化系统在新型琴弦缠绕机上的应用可实现琴弦成型的高速稳定控制，本文介绍Lenze在琴弦缠绕机上的解决方案以及应用特点。

　　2 琴弦缠绕机设备结构

　　机械上，该设备分为左右缠绕轴，以及排线轴，支撑气缸，扶手气缸等;设备采用上下两层结构，可以独立运行;根据实际的加工琴弦不同，缠绕轴的速度在4000~8000rpm之间不等。

　　电气上，p500运动控制器和i700伺服系统以及IO1000系统采用高速EtherCAT总线通信;左右缠绕轴在程序编制时，采用Lenze特有的FAST技术模块，使其位置一直跟随一个虚轴做位置同步;而排线系统则根据实际选择的产品配方进行定位。下图为系统整体示意图。

　　图1 系统整体示意图

　　3 Lenze解决方案及特点

　　Lenze自动化系统实现的琴弦缠绕机解决方案，如下图2所示。配置产品主要包括：P500运动控制器、MCA伺服电机以及MCS伺服减速电机、远程IO等。

　　图2 系统配置结构示意图

　　3.1 PackML模板

　　PackML模板是OMAC组织的“包装设备语言”;它为自动化系统提供了一种标准，遵循这种标准的设备可以方便的进行设备管理，故障诊断以及和其他设备进行通信;图3是在Lenze的运动控制器上实现的PackML状态机示例;开发者可以根据需求，进行框架内的编程，达到软件程序的模块化，流程化。

　　图3 Lenze运动控制器实现的PackML状态机

　　3.2 p500运动控制器

　　p500运动控制器是集逻辑控制，运动控制，以及人机界面的一体机。无风扇以及无电池的设计保证了其紧凑的尺寸;内置高速EtherCAT总线，可以与伺服系统以及IO系统互联;LAN口用于计算机的诊断以及和其他运动控制器的通信;可插拔的SD卡可以实现程序写入的灵活性。支持IEC61131-3的编程方式。下图是p500运动控制器的图例。

　　图4 p500运动控制器视图

　　3.3 i700伺服驱动器

　　i700伺服驱动器器采用共直流母线设计，分为单轴和双轴两种结构形式，单轴最大输出电流可达64A，双轴可以达到每个32A。i700本身无需编程，所有程序及参数保存于上位P500中，这样可以保证i700更换时的灵活性。下图为i700伺服驱动器结构示意图。

　　图5 i700伺服驱动器结构示意图

　　3.4 FAST技术模块

　　为了让工程设计更为简单，工程师以及客户希望把更多的时间花在其生产工艺的优化上。基于此，Lenze开发了各种典型应用的FAST技术模块，它经过Lenze大量的实践验证，拥有丰富的接口，可以让应用者快速有效的实现期望的运动控制形式;在此琴弦缠绕机上用到的FAST技术模板包括：虚拟主轴模块，电子轴位置跟随模块，以及定位模块。

　　4 小结

　　Lenze 自动化系统以其强大的编程能力，快速高效的FAST技术模块，以及对PackML模板的完美支持，保证了琴弦缠绕机在现场的高速稳定运行。