本發(fā)明專利屬于壓力機(jī)伺服控制領(lǐng)域,具體地涉及一種伺服壓力機(jī)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，以交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)成為成形裝備發(fā)展的一個(gè)新方向。在這一背景下，以伺服電機(jī)取代普通異步電機(jī)，通過螺桿、曲柄連桿、肘桿或其它機(jī)構(gòu)將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滑塊直線運(yùn)動(dòng)的伺服壓力機(jī)取得了長足發(fā)展。它不但可以保持機(jī)械驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，而且改變了其工作特性不可調(diào)的缺點(diǎn)，使機(jī)械驅(qū)動(dòng)的成形設(shè)備具備了柔性化、智能化的特點(diǎn)，工作性能和工藝適應(yīng)性大大提高。

壓力機(jī)成形技術(shù)的關(guān)鍵是關(guān)于滑塊運(yùn)動(dòng)軌跡的控制，也就是要合理、準(zhǔn)確的控制帶動(dòng)壓力機(jī)運(yùn)動(dòng)的電機(jī)。然而，重載大慣量系統(tǒng)的高速度、高精度運(yùn)動(dòng)曲線規(guī)劃以及低速大扭矩伺服電機(jī)的容量等制約了高性能伺服壓力機(jī)的發(fā)展。因此研發(fā)高性能的伺服壓力機(jī)控制系統(tǒng)至關(guān)重要，該領(lǐng)域已經(jīng)成為壓力機(jī)的研究熱點(diǎn)，國內(nèi)外的企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)都在積極開展壓力機(jī)數(shù)控化的研究，但國內(nèi)還未開發(fā)出性能成熟的伺服壓力機(jī)控制系統(tǒng)產(chǎn)品，需進(jìn)一步的改進(jìn)完善。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種伺服壓力機(jī)控制系統(tǒng)，根據(jù)不同的工作情況，滿足滑塊運(yùn)動(dòng)的不同工藝曲線需求，并保證滑塊在一定位置的扭矩大小要求。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種伺服壓力機(jī)控制系統(tǒng)，包括伺服壓力機(jī)，所述伺服壓力機(jī)包括伺服電機(jī)、伺服控制器、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、滑塊、工作臺(tái)和光柵尺，伺服控制器通過網(wǎng)絡(luò)與運(yùn)動(dòng)控制器通訊連接，該運(yùn)動(dòng)控制器上連接有I/O接口模塊、操作面板和人機(jī)界面，伺服控制器的輸入端連接有電容儲(chǔ)能裝置，伺服控制器的輸出端與伺服電機(jī)連接，伺服電機(jī)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，滑塊與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，人機(jī)界面通過網(wǎng)絡(luò)與運(yùn)動(dòng)控制器通訊連接，運(yùn)動(dòng)控制器內(nèi)設(shè)有檢測(cè)滑塊位置量的高速計(jì)數(shù)模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。

所述伺服電機(jī)還裝接有編碼器，該編碼器與伺服控制器連接。

所述電容儲(chǔ)能裝置由電源柜、電容柜和控制柜組成，電容柜到設(shè)有若干組電容組，每組電容組包括至少兩個(gè)串聯(lián)連接的電容器，各組電容組之間并連接，電源柜與電容柜連接并用于對(duì)電容組進(jìn)行充電，控制器與電容柜連接用于對(duì)電容柜的用戶通信和信號(hào)處理操作。

所述電源柜內(nèi)設(shè)有通過線路依次連接的總電源開關(guān)、充電電阻箱、預(yù)充電接觸器、充電電流傳感器和防反二極管。

所述光柵尺為絕對(duì)值式結(jié)構(gòu)，用于采集滑塊的位移量反饋到驅(qū)動(dòng)控制器。

所述運(yùn)動(dòng)控制器的輸出端口通過電纜與伺服電機(jī)的輸入端口連接且進(jìn)行高速串行通訊。

所述操作面板上設(shè)置有壓力機(jī)操作模式選擇開關(guān)、運(yùn)行、停止和急停按鈕。

所述人機(jī)界面安裝于操作面板上，包括功能選擇界面、滑塊調(diào)節(jié)界面、主機(jī)設(shè)定界面、動(dòng)態(tài)監(jiān)控界面、報(bào)警信息界面、生產(chǎn)信息界面和調(diào)用模具界面。

本發(fā)明具有以上有益效果：

1、通過運(yùn)動(dòng)控制器在線監(jiān)測(cè)滑塊，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前滑塊絕對(duì)位置值、壓力值的真實(shí)數(shù)據(jù)，細(xì)微的位置或壓力值變化均可監(jiān)測(cè)；位置重復(fù)精度0.05mm，壓力重復(fù)精度0.05%F.S，能滿足絕大部分精密壓裝工藝要求。

2、實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用；生產(chǎn)線轉(zhuǎn)產(chǎn)時(shí)，只須調(diào)用不同壓裝程序即可投入生產(chǎn)。

3、能有效提高生產(chǎn)效率，能保證最高的壓裝精度。

4、各部件之間進(jìn)行通訊連接，可靠穩(wěn)定。

5、具有快速充電放電的電容儲(chǔ)能，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明連接原理示意圖。

具體實(shí)施方式

為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。

如附圖1所示，本發(fā)明揭示了一種伺服壓力機(jī)控制系統(tǒng)，包括伺服壓力機(jī)，所述伺服壓力機(jī)包括伺服電機(jī)、伺服控制器、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、滑塊、工作臺(tái)和光柵尺，伺服控制器通過網(wǎng)絡(luò)與運(yùn)動(dòng)控制器通訊連接，該運(yùn)動(dòng)控制器上連接有I/O接口模塊、操作面板和人機(jī)界面，伺服控制器的輸入端連接有電容儲(chǔ)能裝置，伺服控制器的輸出端與伺服電機(jī)連接，伺服電機(jī)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，滑塊與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，人機(jī)界面通過網(wǎng)絡(luò)與運(yùn)動(dòng)控制器通訊連接，運(yùn)動(dòng)控制器內(nèi)設(shè)有檢測(cè)滑塊位置量的高速計(jì)數(shù)模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。人機(jī)界面和運(yùn)動(dòng)控制器之間用工業(yè)以太網(wǎng)連接，基于modbus的TCP/IP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊；I/O接口模塊由西門子ET200從站組成，通過RS485標(biāo)準(zhǔn)線和運(yùn)動(dòng)控制器連接。人機(jī)界面可以設(shè)置滑塊的速度、行程、工藝曲線，實(shí)時(shí)顯示各重要部件的關(guān)鍵參數(shù)。I/O接口模塊可以PLC設(shè)備連接。

所述伺服電機(jī)還裝接有編碼器，該編碼器與伺服控制器連接。該編碼器為高精度旋轉(zhuǎn)編碼器，伺服電機(jī)具有 DRIVE - CLiQ 的串行連接接口，并自帶抱閘功能。

所述電容儲(chǔ)能裝置由電源柜、電容柜和控制柜組成，電容柜到設(shè)有若干組電容組，每組電容組包括至少兩個(gè)串聯(lián)連接的電容器，各組電容組之間并連接，電源柜與電容柜連接并用于對(duì)電容組進(jìn)行充電，控制器與電容柜連接用于對(duì)電容柜的用戶通信和信號(hào)處理操作。電源柜內(nèi)設(shè)有通過線路依次連接的總電源開關(guān)、充電電阻箱、預(yù)充電接觸器、充電電流傳感器和防反二極管。直流母線經(jīng)過充電電阻箱向超級(jí)電容進(jìn)行充電，避免沖擊電流太大損壞設(shè)備，充電完成后預(yù)充電接觸器吸合，切除充電電阻箱，停止充電。通過控制柜，與電容柜進(jìn)行用戶通信，用戶可以檢測(cè)充電電流、放電電流、母線電壓、電容柜的工作狀態(tài)、溫度等信號(hào)，通過此模塊進(jìn)行系統(tǒng)強(qiáng)制放電，強(qiáng)制停止放電等操作。若系統(tǒng)的能量未釋放完，可合上手動(dòng)釋放能量開關(guān)，釋放剩余的能量。通過預(yù)充電、過壓等電壓值調(diào)節(jié)面板，用戶可以設(shè)定預(yù)充電電壓值和過壓放電值。

所述光柵尺為絕對(duì)值式結(jié)構(gòu)，用于采集滑塊的位移量反饋到驅(qū)動(dòng)控制器。光柵尺設(shè)置在伺服壓力機(jī)機(jī)架上。

所述運(yùn)動(dòng)控制器的輸出端口通過電纜與伺服電機(jī)的輸入端口連接且進(jìn)行高速串行通訊。

所述操作面板負(fù)責(zé)伺服壓力機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)操作，操作面板上設(shè)置有壓力機(jī)操作模式選擇開關(guān)、運(yùn)行、停止、急停按鈕等。人機(jī)界面安裝于操作面板上，包括功能選擇界面、滑塊調(diào)節(jié)界面、主機(jī)設(shè)定界面、動(dòng)態(tài)監(jiān)控界面、報(bào)警信息界面、生產(chǎn)信息界面、調(diào)用模具界面。

本發(fā)明中，1、以操作面板、人機(jī)交互界面作為人機(jī)交互平臺(tái)的上位機(jī)系統(tǒng)。整理數(shù)據(jù)參數(shù)后利用串口或者網(wǎng)絡(luò)通信傳給上位機(jī)（如計(jì)算機(jī)），由上位機(jī)解釋譯碼，最后顯示在操作界面上。方便加工人員直觀的觀測(cè)機(jī)器設(shè)備加工狀態(tài)，同時(shí)可以利用人機(jī)界面實(shí)時(shí)的更改加工工藝參數(shù)，使整個(gè)伺服壓力機(jī)的操作可視化，更具人性化。

2、以運(yùn)動(dòng)控制器為核心的下位機(jī)系統(tǒng)。主要完成伺服壓力機(jī)的邏輯控制、故障處理與程序執(zhí)行，與上位機(jī)的實(shí)時(shí)通訊；同時(shí)完成壓力機(jī)滑塊的運(yùn)動(dòng)控制，采用交流伺服電機(jī)作為執(zhí)行元件，通過對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速的控制，實(shí)現(xiàn)滑塊精確定位和變速驅(qū)動(dòng)，下位機(jī)根據(jù)檢測(cè)參數(shù)情況實(shí)時(shí)調(diào)整控制策略，形成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，并實(shí)時(shí)檢測(cè)壓力、載荷變化、床身變形等情況。

在滑塊行程范圍內(nèi)安裝高精度光柵尺，對(duì)滑塊運(yùn)動(dòng)位移和速度進(jìn)行檢測(cè)，隨時(shí)監(jiān)控滑塊位置，組成一個(gè)以光柵尺檢測(cè)為核心的全閉環(huán)的信息控制系統(tǒng)，使成形更穩(wěn)定、更精確、始終將下死點(diǎn)控制在±0.05mm以內(nèi)。在曲柄上通過光電編碼器對(duì)曲柄的角位移和角速度進(jìn)行檢測(cè)來構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。用戶可通過操作面板的按鈕對(duì)壓力機(jī)進(jìn)行操作，通過上位機(jī)界面進(jìn)行壓力機(jī)的設(shè)置、調(diào)試和檢測(cè)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)的顯示。

本發(fā)明在應(yīng)用時(shí)，需要先對(duì)儲(chǔ)能電容裝置充滿電，確保伺服壓力機(jī)在工作過程中車間電網(wǎng)不產(chǎn)生大的壓降。接著在操作面板上選擇工作模式，將人機(jī)界面的生產(chǎn)參數(shù)（如位置、速度、轉(zhuǎn)矩大小、運(yùn)動(dòng)工藝曲線等）下載到運(yùn)動(dòng)控制器中。壓力機(jī)在工作時(shí)伺服電機(jī)以大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩由零速加速旋轉(zhuǎn)，通過機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)滑塊運(yùn)動(dòng)，伺服電機(jī)在啟動(dòng)加速過程中提供的能量存于系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。壓力行程時(shí)，電機(jī)全速降，釋放此能量，實(shí)施沖壓。單次狀態(tài)下，當(dāng)滑塊靠近上死點(diǎn)時(shí)，伺服電機(jī)減速，制動(dòng)器實(shí)施制動(dòng)，滑塊停在上死點(diǎn)，完成一個(gè)工作循環(huán)。伺服電機(jī)上的編碼器時(shí)刻反饋該伺服電機(jī)的當(dāng)前位置、速度，通過伺服驅(qū)動(dòng)器反饋到運(yùn)動(dòng)控制器中。同時(shí)光柵尺時(shí)刻將滑塊的當(dāng)前位置到運(yùn)動(dòng)控制器，運(yùn)動(dòng)控制器對(duì)系統(tǒng)的各類信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)計(jì)算、統(tǒng)計(jì)分析、處理，以脈沖信號(hào)的形式輸出控制指令給伺服控制器，伺服控制器控制伺服電機(jī)工作，伺服電機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)伺服壓力機(jī)的壓力動(dòng)作。

需要說明的是，以上所述并非是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限定，在不脫離本發(fā)明的創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，任何顯而易見的替換均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。