Lenze自动化系统在琴弦缠绕机上的应用

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，可以达到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，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。

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。

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；

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。

3.3 i700伺服放大器

i700伺服放大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伺服放大器结构示意图。

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。