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交换伺服系统正在货架热直成型线中的运用
2012-11-26

1.1正在货架立柱热直成型生产线中导入在线预冲孔工序和在线液压停剪手艺,既扩大了货架立柱的截面外形的设想局限和制造精度,又知足了货架钢结构系统设想取装配上的要求,极大天优化了货架钢结构构成机理,特别是当立体仓库(AS/RS)体系正在我国的鼓起和普遍生长,对货架立柱的孔位精度、长度掌握等方面提出了更高要求。
  1.2本文便入口的货架立柱热直成型生产线应用交换伺服掌握道理实现的在线预冲孔和在线液压停剪掌握装配停止剖析讨论,力图实现正在许多热直场所到达较下位置精度掌握的目标和要求,取偕行共勉。{TodayHot}
  2、货架热直成型线的事情道理
   2.1货架热直成型线根基生产工艺及装备组成:
  2.1.1货架组件的一样平常生产工艺为: 开卷——校平——在线伺服收料冲孔——成型轧制——矫直——定尺割断(或伺服跟踪割断)——打包——前期喷涂处置惩罚等;
  2.1.2相对应的装备为:开卷机——校平机——伺服收料装配——压力机——热直轧制机组(二十站阁下)——矫直头——液压割断装配和液压站——打包机或别的隶属装备+电气控制系统等。
  2.2货架热直成型线交换伺服控制系统的基本原理:
  如图一所示。(体系构成及道理){HotTag}
  
  2.3该体系由五局部构成,即计算机(PC)、伺服驱动掌握卡、交换伺服调速体系(交换伺服控制器、伺服机电及响应的掌握电缆)、传感检测及反应、辅佐自动做实行体系。主控顺序只要几百K,运转正在DOS操作系统下,主控微机经由过程打印端口LP1:取伺服驱动掌握卡相连,并经由过程数据线发送位置或速度指令,在线适应性调治或设定PID调治参数(程序设计过程中将其做开放性设想,便于调解)睹后附图,并停止数模(D/A)转换,经由过程响应的掌握板卡输出±10V的模仿旌旗灯号并经由交换伺服放大器放大后驱动伺服电动机,半闭环或闭环位置掌握反应体系由电机轴端装有的增量式光电码盘(或正在被传动的物体上设置丈量辊和增量式光电码盘转换装配)供应旌旗灯号(A、B、IN脉冲)去完成位置伺服系统的位置反应,位置反应环中传感元件-增量式光电编码器将活动构件及时的位移(或转角)转变量以A、B相差分脉冲情势长线传输到现场控制站(PC机)中停止编码器脉冲计数,以得到数字化位置信息,主控微机盘算给定位置取现实位置(即反应到的位置)的偏向后,凭据偏向局限接纳响应的PID掌握战略,将数字控制感化经数模转换酿成模仿掌握电压,并输出给伺服放大器,终究调治机电活动,完成期望值的重复屡次闭环反应定位掌握,正在掌握道理上实现小偏差高精度的位置定位;然后主控顺序对辅佐自动做实行体系下达运转指令,完成特定的机器抱闸行动、压力机在线冲压活动、液压停剪切断活动等。
  2.4本机组的主要特点:一次性投资本钱较下,最大交换伺服功率有肯定的限定,但前期运转本钱低,特别是货架组件的一次成材率下,产物精度下,运用局限广且附加产值下。
  3、主动送料机及冲孔装配剖析及事情道理
  3.1货架立柱热直成型生产线的在线预冲孔加工工序主动收料装配由高低一对φ75的导料辊构成,重要事情动力来源于交换伺服机电,依托料板取高低导料辊之间的摩擦力收料,货架立柱的带钢散布孔正在压力机上冲压完成,主体设想如图二,本装配本设想为美国宝德(BALDOR)3.7KW的伺服控制系统,后因为新产品开发,增添了事情传动负荷,并凭据图二所示的事情道理,即动力掌握局部取交换伺服掌握之间的位置掌握重要经由过程±10V的模仿旌旗灯号去实现,不存在对交换伺服系统的功率限定,正在道理上能够将其改换为日本三菱公司的伺服放大器型号MR-J2S-系列的5KW的配套的交换伺服控制器和交换伺服机电,并凭据对应的货架组件的消费精度要求及肯定伺服掌握精度为:±0.1,则由丈量辊圆周少取丈量精度局限的比值约为:1178(已思索扭转编码器的分倍频干系),宜选用1200PPR以上的扭转编码器,并正在前期的近四年的运用历程中能很好天实现位置精度掌握要求。
  3.2三菱MR-J2伺服系统具有优越的机械相应性、低速稳定性、包罗机器体系在内的最好状况调解的特性等;速度频率响应到达550HZ以上,异常合适用于高速定位的场所,对照适合于负载惯性矩比会增大和韧性较差的装备(我公司为链传动机组,此点要求较主要)。
  
  
  3.3主动收料装配重要由图三所示的构造构成,⑴光电传感器1#重要反应进入压力机事情地区的钢带存在状态,如:余料、缺料等;⑵伺服机电经齿轮箱向下导料辊通报运送动力,齿轮箱的传动比i(如i=11的设想选型)和机电的转速决意该体系收料定位速度;⑶扭转编码器测出上导料辊(被动收料及被动丈量点)经由过程取板料间的活动通报的位置旌旗灯号⑷机器抱闸实现定位后的位置流动;⑸光电传感器2#实现压力机的事情掌握要求的位置旌旗灯号的通报;⑹高低模实现在线孔位的冲压;要求压力机冲压吨位配套、机床或模具精度的配套等。
  3.4详细的每模送料步距量值的巨细由PC设置响应的记数脉冲数或长度转化值对照决意,并由取上导料辊相联的角编码器被动丈量反应相和谐(由顺序设定),从而实现冲压板料的可调整、高精度、无积聚偏差的步距送料冲压,积累偏差由顺序中设置的偏差赔偿算法或野生在线批改等手腕处置惩罚,确保货架立柱的下品格孔位间隔,理论证实很适用。
  
  
  3.5装备体系中的主动收料装配战胜了货架立柱预开平钢带野生收料的瑕玷,具有操纵简朴、事情牢靠、掌握精度高档特性,可大大提高劳动生产率,合营高速高精度压力机可实现70次/分的事情频次,工作压力到达2500KN以上,其可构成自力的运转体系。
  4、货架割断装配剖析及事情道理
  4.1根基掌握道理雷同并共用同一体系,其特性为:经由过程反射式光电开关丈量货架立柱上的孔位数目旌旗灯号,重要为判定有没有孔的光电反射开关量而构成特定孔的计数旌旗灯号,当到达肯定的孔数时,内部主控顺序将数孔丈量形式转化为长度丈量形式,同理完成位置伺服系统的位置反应和定位掌握,主控微机盘算给定位置取现实位置(即反应到的位置)的偏向后,合时在线调治交换伺服机电活动,完成期望值的定位后,主活动住手并主导液压割断装配掌握电磁阀发生割断事情序次;(注:热直成型机组的自动力仍旧是由该交换伺服机电的活动供应的,故应挑选大功率的交换伺服控制系统及驱动体系,本装备选用的体系功率到达37KW以上)
  4.2液压停剪的掌握形式取飞剪掌握形式的重要区分:①液压停剪的掌握精度下,最高掌握精度为:±0.1mm阁下且无积累偏差,重要反应正在被动增量式光电码盘的精度和掌握时序上的要求,装备一次性投资较下;但一次成品率下,质料利用率下,飞剪掌握需求增添随动和复位装配,控制系统较简朴;②掌握道理上,液压停剪为绝对掌握精度,不存在速差误差等,飞剪为相对掌握精度,为剪切位取工件活动之间的相对误差,因为速度运转规律上的不确定或机组阻力、事情负荷上的颠簸等会形成无规律偏差的存在;③飞剪掌握的主线活动速度对照恒定,有利于配套的焊接等装备运转参数的设定和调解,而液压停剪的掌握形式主活动曲线较庞大,存在下低速的变更和活动住手状况,偶然会存在较少的长度校准工夫;④消费效力差别大,飞剪的消费效力下,易进止消费掌握;⑤装备保护和操纵掌握的要求差别较大。⑥液压停剪形式更有利于处理冷弯型材的切口变形取反弹等切口缺点,综上所述需求针对本身的热直产物特性制订和挑选公道的装备掌握运转形式,以期得到最大收益。
  5 控制系统设想的几个重要题目
  5.1输人旌旗灯号的掌握精度:丈量辊圆周少取丈量精度局限的比值终究决意产物的消费掌握精度,应只管挑选比值大的产物,并挑选适宜的丈量辊质料、丈量辊取冷弯件的打仗阻尼和弹性系数以增添摩擦系数和打仗压力防备丈量历程滑料偏差的发生。
  5.2输出旌旗灯号的掌握精度:位置环PID掌握算法上的差别决意了PID掌握获得的掌握精度和效果,如:求解要领有阶跃回响反映法,并凭据掌握特性接纳三种行动特性:1)、唯一比例掌握;2)、PI掌握;3)、PID掌握;并凭据速度形、测定值微分形运算式停止PID运算,实行响应的精度要求下的正、反动做运算和掌握。
  5.3PID体系参数的整定:主控微机背掌握卡发送PID参数,看给定的参数是不是相符控制系统的要求,该历程需用在线参数整定实现。参数整定的主要任务是肯定K(P)、A(I)、B(D)及采样周期Timer,比例系数K(P)增大,使伺服驱动体系的行动敏捷、相应加速,而过大会引发振荡,调治工夫加长;积分系数A(I)增大,能消弭体系稳态偏差,但稳定性下落;微分掌握B(D)能够改进静态特性,使超调量削减,调解工夫Timer收缩。详细整定历程需求凭据数字位置环的PID器革新掌握算法和参数整定要领去制订现场的顺应参数和现场的现实调解设定,并凭据差别的产物或负载状况离别整定,不然易构成位置掌握历程的振荡征象。如图设想顺序中设置的开放式调解。
  
  
  5.4体系的机器精度掌握正在肯定偏差范围内,电气控制精度(编码器脉冲)便可得到进步,并联合下机能的交换伺服驱动体系,能够正在许多场所到达较高精度位置掌握的要求,也能进步位置定位的效力和精度。
  5.5主程序是基于PC开辟平台的交换伺服控制系统,主要功能是:人机对话调解产物消费数据、装备参数设定和PID参数整定等;实现PC及各模块间的数据通报和处置惩罚,位置环PID掌握算法及掌握伺服电动机活动,实现各相干装备行动等。别的诸如:冲压步距的设定及调解、肯定长度值下每一个输出脉冲数的对应调解、压力机掌握精度、伺服收料精度和伺服收料长度值的设定取调解等均为开放式设想,
  5.6主程序设想中思索了局部装备的毛病预警顺序段,极大天进步了装备的可操作性和对产物消费质量的掌握,也在一定程度上低落了装备的毛病搜检工夫。
  6结论
  6.1现实运用注解:挑选公道的交换伺服系统可以或许知足控制系统相应速度快、速度精度下、鲁棒性强的要求,现实运用位置掌握精度最高正在±0.1mm阁下且可制止积累偏差。该控制系统可应用于高精度启齿系列热直型钢产物的消费中,特别是相似货架立柱的产物,即对热直型钢坐、侧面具有孔位高精度要求的在线预冲孔的热直成型生产线上。
  6.2 交换伺服系统应用于货架热直成型生产线上确切能到达较下的位置掌握精度;且在线预冲孔形式取液压停剪形式都可自力应用,如货架横梁生产过程便无在线预冲孔形式等。