图1  旋转式裁切机的控制解决方案基于嵌入式控制器和运动监控软件数据库。图示为该机床的结构示意图

在对逐段裁剪纸板盒包装材料的旋转式裁切机进行自动化技术改造时，可以采用运动监控解决方案：保证裁切刀具与纸板的运动速度同步，从而使得裁切公差在纸板原材料的输送过程中得到平衡和补偿。

旋转式裁切机的自动化对控制系统提出了很高的要求：在包装盒的精确裁剪和高速裁剪过程中，控制系统发挥着重要的作用。其中最主要的是下列两点：裁剪的形状（凸模和凹模）必须保持非常准确的位置，必须有很高的裁剪加工重复精度；滚切刀具的转动必须与纸板原材料的输送绝对同步并保证很小的圆跳动公差。

性能相互匹配的元器件，加上运动监控解决方案和适当的机床控制软件，就像Leopoldsh?he市机床制造企业Spilker公司最新的创新成果那样。该公司最新的创新产品是逐段裁剪包装纸盒单轴旋切机。也就是说：裁剪模具应与输送到机床中的纸板保持绝对的同步。为了保证机床工作的同步性能，在机床中安装使用了传感器：利用传感器对输送来的纸板前沿和参考标记进行识别。旋转裁切机的工作速度高达100m/min，旋转模具的圆跳动公差不大于±4μm。

相对速度可以调节

在所谓的非连续工作状态下，裁剪运动气缸能够在几微秒的时间内完成与纸板运送速度同步的加速或者减速运动。这种方式的优点是：可以实现纸板原材料运送和裁剪模具裁剪之间相对速度的调节，以便传感器能够获取纸盒前棱边的信息。这种新的定位控制方式允许各个纸盒之间的间距是不同的，从而能够在纸板原材料输送的过程中对纸盒裁剪偏差进行补偿。

在数据库中，设定了许多不同的裁剪气缸和裁剪模具的数据。当更换了裁剪纸板之后，操作者只需从数据库中调出所需的纸盒图形即可。在这一纸盒图形之后，数据库所包含的同步数据就保障了产品生产的可靠性。

这一应用技术方案是纯电子驱动技术的解决方案，现代化的监控系统保障了准确的位置和速度调节。在整个自动化系统中，监控包括了从驱动调节到伺服电机直至可视化和控制台操作的全部监控。旋转式裁切机的控制解决方案基于嵌入式控制器和运动监控软件数据库，图1为该机床的结构示意图。Spilker公司委托自动化技术专业厂Ferrocontrol公司研发生产这一监控系统。

图2  由Ferrocontrol公司研发生产的嵌入式运动控制器，最多可以实现对64轴的运动监控

模块化的程序结构

SPS可编程序运动控制软件是由Ferrocontrol公司按照IEC 61131-3标准规定的代码体系编制的。模块化的程序结构大大简化了控制系统事后的扩充，因此，这一解决方案满足了机床制造业开放式和灵活性的要求，满足了机床设备制造业中越来越短的创新周期的要求。

在运动控制中，使用的是嵌入式控制器EMC66。它含有符合PLC-Open技术标准的监控数据库，最多可以同时对64个轴进行监控（图2）。这一监控器带有多种通讯接口，从而能够毫无问题地与现有的IT基础设施联网，或者集成到MES（生产制造系统）之中，例如通过以太网连接到上述系统之中。

在这一旋转式裁切机中，监控器是利用CAN总线系统与驱动调节器进行通讯的，它控制着驱动裁切机的AC交流伺服电动机工作。该电动机的额定输出扭矩为14.8N·m，转速为4500r/min。在Ferrocontrol公司研发生产的E-Darc系统中，电源设备和驱动调节器都是这一系统标准配置中的必备部件。高动态性能的调节器E-Darc C是同等系列产品中伺服放大性能最强、调节质量最高的产品。它的最小转速调节周期为41.6μs，从而保障了很高的定位精度。另外，可靠的速度调节器也是E-Darc中的主要部件。一体化的驱动调节系统E-Darc C与FPGA并排安装在一起，调节语句也同时得到了处理。

这一自动化技术专业厂所生产的工业控制台中采用的操作系统是Linux操作系统，可以通过以太网与上一级控制层相互通讯；裁剪控制可以利用触摸屏直接进行操作。

符合用户的要求

在机床、设备的操作控制方案中，最重要的是操作系统的菜单结构、工作方式和习惯方面，都应该完全满足用户的要求。操作界面的设计使用了可视化工具软件E-Tools VIS，借助于快速成型制造技术的帮助，能够在很短的时间内满足在功能和人体工程学方面所希望的要求。