基于PC控制技術(shù)的伺服機(jī)械壓力機(jī)控制系統(tǒng)探討及應(yīng)用研究

河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院方雅

基于PC控制技術(shù)的伺服機(jī)械壓力機(jī)控制系統(tǒng)探討及應(yīng)用研究

河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院方雅

伺服機(jī)械壓力機(jī)的控制系統(tǒng)直接影響著壓力機(jī)的性能，論文以PC控制技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)伺服機(jī)械壓力機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行較為全面的分析和研究。

伺服機(jī)械壓力機(jī)；PC控制技術(shù)；控制系統(tǒng)

引言

眾所周知，傳統(tǒng)的機(jī)械壓力機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)是普通的交流異步電機(jī)其加工能量主要是依靠大慣量的飛輪進(jìn)行儲(chǔ)存的，而且最終還是由飛輪進(jìn)行釋放。傳統(tǒng)的機(jī)械壓力機(jī)一般滿足不了現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)于沖壓加工的柔性化的需求，而且其耗費(fèi)成本較大、操作復(fù)雜。新型的伺服壓力機(jī)具有操作簡(jiǎn)單、節(jié)能省時(shí)、數(shù)字化等諸多特點(diǎn)，因此得到了企業(yè)廣泛的應(yīng)用。

1 PC控制技術(shù)與伺服機(jī)械壓力機(jī)簡(jiǎn)析

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的基礎(chǔ)是由電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)組成的，其核心的控制主體為計(jì)算機(jī)控制技術(shù)。再將可編程控制技術(shù)與單片機(jī)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，最終達(dá)到生產(chǎn)技術(shù)上的精密化或者生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行的智能化與信息化等等，而伺服機(jī)械壓力機(jī)又被稱為電子壓力機(jī)、電子沖床、伺服沖床等等，伺服壓力機(jī)一般由波形顯示器、編程器、打印機(jī)、計(jì)算機(jī)、伺服工具等幾部分構(gòu)成。

2 伺服機(jī)械壓力機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 選擇適合的控制系統(tǒng)

在現(xiàn)階段，以計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)為主的產(chǎn)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域中，大功率的伺服驅(qū)動(dòng)器與伺服電機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用，但隨著工業(yè)生產(chǎn)對(duì)于伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)各項(xiàng)性能的需求，大功率的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)制造能力是很多供應(yīng)商無法提供的，而且就算能提供這一類的驅(qū)動(dòng)器以及伺服電機(jī)，還是會(huì)存在著驅(qū)動(dòng)器接口不適合以及各大品牌通訊無法鏈接的問題。現(xiàn)階段工業(yè)生產(chǎn)要求伺服機(jī)械壓力控制系統(tǒng)具備強(qiáng)大的運(yùn)算能力以及存儲(chǔ)能力，且必須保證該系統(tǒng)具有較多外部接口，能夠適應(yīng)各大品牌系統(tǒng)的鏈接，而且必須具備多樣化的模塊結(jié)構(gòu)與較強(qiáng)的遠(yuǎn)程監(jiān)視和診斷能力。而德國(guó)Beckhoff自動(dòng)化公司是德國(guó)自動(dòng)化機(jī)械生產(chǎn)領(lǐng)域的翹楚，其生產(chǎn)的PC控制器能夠在很大程度上滿足以上要求，該公司研究的PC控制器以工業(yè)PC、硬件與windows軟件平臺(tái)開放控制系統(tǒng)為主要核心，并且實(shí)現(xiàn)了和以太網(wǎng)完全兼容的目的，而且其驅(qū)動(dòng)器接口能夠支持眾多品牌的伺服驅(qū)動(dòng)。總結(jié)以上而言，其具備了對(duì)伺服電機(jī)選擇的較大的自由性，實(shí)現(xiàn)了模塊化結(jié)構(gòu)的靈活多樣及外圍結(jié)構(gòu)的豐富，擴(kuò)展靈活，成本較低。

2.2 搭建控制結(jié)構(gòu)

以德國(guó)Beckhoff自動(dòng)化公司生產(chǎn)的PC控制技術(shù)單臺(tái)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)伺服機(jī)械壓力機(jī)為例，在該控制系統(tǒng)中，以伺服驅(qū)動(dòng)器與EtherCAT工業(yè)以太網(wǎng)總線的連接為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)伺服電機(jī)多點(diǎn)位變速運(yùn)動(dòng)的有效控制，而該系統(tǒng)的人機(jī)交互功能的實(shí)現(xiàn)是巧妙地利用USB接口、DVI、觸摸屏控制面板三者之間的連接，而且如果有對(duì)編程電腦進(jìn)行連接的需求，可以利用DVI進(jìn)行連接，總結(jié)而言，該控制系統(tǒng)構(gòu)建形式是嵌入式結(jié)構(gòu)，并且通過對(duì)該控制系統(tǒng)的分析研究得出其具備了運(yùn)算能力。在很大程度上能夠滿足單臺(tái)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的伺服壓力機(jī)的各項(xiàng)控制需求，極大地提高了工業(yè)生產(chǎn)的效率[2]。

2.3 對(duì)滑塊位置及曲軸的檢測(cè)簡(jiǎn)析

滑塊直線軸的建立與曲軸旋轉(zhuǎn)軸零點(diǎn)的確定在很大程度上取決于對(duì)曲軸轉(zhuǎn)角和滑塊位置的檢測(cè)。眾所周知，曲軸運(yùn)動(dòng)控制參數(shù)是通過滑塊運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)轉(zhuǎn)化得來的，其還是主要依靠對(duì)滑塊位置和曲軸檢測(cè)工作來進(jìn)行的。我們可以了解到該系統(tǒng)對(duì)于滑塊的直線位移的檢測(cè)主要依靠直線光柵尺來進(jìn)行，并且光柵尺輸出的脈沖信號(hào)的接收工作用接口端子模塊為E15101的增量編碼器來進(jìn)行。并且EL5101為光柵尺提供了穩(wěn)定的電壓，而且技術(shù)人員考慮到干擾能力等因素，所以采用了差分信號(hào)。

滑塊直線軸零點(diǎn)的建立是通過滑塊下死點(diǎn)轉(zhuǎn)化而來的，其主要的依據(jù)是曲軸編碼器和滑塊光柵尺具體的檢測(cè)結(jié)果，其檢測(cè)結(jié)果就是曲軸，轉(zhuǎn)角的信息以及滑塊行程。在伺服沖壓工藝中，比較重要的一項(xiàng)便是滑塊運(yùn)動(dòng)軌跡的規(guī)劃，而一般情況下為了更好地區(qū)別上行形成與下行形成滑塊之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)滑塊運(yùn)動(dòng)軌跡的規(guī)劃，設(shè)計(jì)人員會(huì)將滑塊上行的行程定為負(fù)值，滑塊下行的行程定為正值，從而構(gòu)建了曲軸轉(zhuǎn)角和單個(gè)沖壓周期內(nèi)滑塊行程兩者之間的映射關(guān)系。

3 結(jié)語

本文通過對(duì)伺服機(jī)械壓力機(jī)與PC控制技術(shù)的簡(jiǎn)要分析，展開了對(duì)是否機(jī)械壓力機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的分析，并且在控制結(jié)構(gòu)搭建的分析時(shí)主要應(yīng)用德國(guó)Beckhoff自動(dòng)化公司生產(chǎn)的PC控制技術(shù)單臺(tái)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)伺服機(jī)械壓力機(jī)的相關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了較為詳細(xì)的論述，并且對(duì)曲軸以及滑塊位置兩者之間的檢測(cè)進(jìn)行了深入的分析，最終得出了曲軸轉(zhuǎn)角與滑塊位置之間存在的關(guān)系是映射關(guān)系，進(jìn)而確定了德國(guó)的這類系統(tǒng)能夠在很大程度上滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)于伺服機(jī)械控制系統(tǒng)的各類需求。

[1]于英剛,許洪剛,張華,李中華.直流調(diào)速總線系統(tǒng)在機(jī)械壓力機(jī)上的應(yīng)用[J].鍛壓裝備與制造技術(shù),2014(04).

[2]高彥雷,王鑫.閉式機(jī)械壓力機(jī)安裝精度調(diào)整的要點(diǎn)分析[J].安裝,2017(01).