河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院方雅

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

河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院方雅

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

伺服機械壓力機；PC控制技術(shù)；控制系統(tǒng)

引言

眾所周知，傳統(tǒng)的機械壓力機的動力系統(tǒng)是普通的交流異步電機其加工能量主要是依靠大慣量的飛輪進行儲存的，而且最終還是由飛輪進行釋放。傳統(tǒng)的機械壓力機一般滿足不了現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中對于沖壓加工的柔性化的需求，而且其耗費成本較大、操作復(fù)雜。新型的伺服壓力機具有操作簡單、節(jié)能省時、數(shù)字化等諸多特點，因此得到了企業(yè)廣泛的應(yīng)用。

1 PC控制技術(shù)與伺服機械壓力機簡析

計算機控制技術(shù)的基礎(chǔ)是由電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機應(yīng)用技術(shù)組成的，其核心的控制主體為計算機控制技術(shù)。再將可編程控制技術(shù)與單片機技術(shù)進行有機的結(jié)合，最終達到生產(chǎn)技術(shù)上的精密化或者生產(chǎn)設(shè)備運行的智能化與信息化等等，而伺服機械壓力機又被稱為電子壓力機、電子沖床、伺服沖床等等，伺服壓力機一般由波形顯示器、編程器、打印機、計算機、伺服工具等幾部分構(gòu)成。

2 伺服機械壓力機控制系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 選擇適合的控制系統(tǒng)

在現(xiàn)階段，以計算機控制系統(tǒng)為主的產(chǎn)業(yè)機械領(lǐng)域中，大功率的伺服驅(qū)動器與伺服電機得到了廣泛的應(yīng)用，但隨著工業(yè)生產(chǎn)對于伺服驅(qū)動器和伺服電機各項性能的需求，大功率的伺服驅(qū)動系統(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)動器以及伺服電機，還是會存在著驅(qū)動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)要求伺服機械壓力控制系統(tǒng)具備強大的運算能力以及存儲能力，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)與較強的遠程監(jiān)視和診斷能力。而德國Beckhoff自動化公司是德國自動化機械生產(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軟件平臺開放控制系統(tǒng)為主要核心，并且實現(xiàn)了和以太網(wǎng)完全兼容的目的，而且其驅(qū)動器接口能夠支持眾多品牌的伺服驅(qū)動。總結(jié)以上而言，其具備了對伺服電機選擇的較大的自由性，實現(xiàn)了模塊化結(jié)構(gòu)的靈活多樣及外圍結(jié)構(gòu)的豐富，擴展靈活，成本較低。

2.2 搭建控制結(jié)構(gòu)

以德國Beckhoff自動化公司生產(chǎn)的PC控制技術(shù)單臺伺服電機驅(qū)動伺服機械壓力機為例，在該控制系統(tǒng)中，以伺服驅(qū)動器與EtherCAT工業(yè)以太網(wǎng)總線的連接為基礎(chǔ)，實現(xiàn)了對伺服電機多點位變速運動的有效控制，而該系統(tǒng)的人機交互功能的實現(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，而且如果有對編程電腦進行連接的需求，可以利用DVI進行連接，總結(jié)而言，該控制系統(tǒng)構(gòu)建形式是嵌入式結(jié)構(gòu)，并且通過對該控制系統(tǒng)的分析研究得出其具備了運算能力。在很大程度上能夠滿足單臺伺服電機驅(qū)動的伺服壓力機的各項控制需求，極大地提高了工業(yè)生產(chǎn)的效率[2]。

2.3 對滑塊位置及曲軸的檢測簡析

滑塊直線軸的建立與曲軸旋轉(zhuǎn)軸零點的確定在很大程度上取決于對曲軸轉(zhuǎn)角和滑塊位置的檢測。眾所周知，曲軸運動控制參數(shù)是通過滑塊運動軌跡參數(shù)轉(zhuǎn)化得來的，其還是主要依靠對滑塊位置和曲軸檢測工作來進行的。我們可以了解到該系統(tǒng)對于滑塊的直線位移的檢測主要依靠直線光柵尺來進行，并且光柵尺輸出的脈沖信號的接收工作用接口端子模塊為E15101的增量編碼器來進行。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。

滑塊直線軸零點的建立是通過滑塊下死點轉(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結(jié)果，其檢測結(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，比較重要的一項便是滑塊運動軌跡的規(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，實現(xiàn)對滑塊運動軌跡的規(guī)劃，設(shè)計人員會將滑塊上行的行程定為負值，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

本文通過對伺服機械壓力機與PC控制技術(shù)的簡要分析，展開了對是否機械壓力機控制系統(tǒng)設(shè)計的分析，并且在控制結(jié)構(gòu)搭建的分析時主要應(yīng)用德國Beckhoff自動化公司生產(chǎn)的PC控制技術(shù)單臺伺服電機驅(qū)動伺服機械壓力機的相關(guān)結(jié)構(gòu)進行了較為詳細的論述，并且對曲軸以及滑塊位置兩者之間的檢測進行了深入的分析，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，進而確定了德國的這類系統(tǒng)能夠在很大程度上滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中對于伺服機械控制系統(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)在機械壓力機上的應(yīng)用[J].鍛壓裝備與制造技術(shù),2014(04).

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