本發(fā)明涉及自動(dòng)化控制，具體涉及一種折彎?rùn)C(jī)控制方法。

背景技術(shù)：

1、折彎加工機(jī)床因其應(yīng)用需求，對(duì)后擋料軸數(shù)量存在2/4/6個(gè)的不同配置需求，常規(guī)模擬量型的折彎?rùn)C(jī)控制系統(tǒng)，受限于硬件接口，無(wú)法靈活適應(yīng)后擋料軸數(shù)量的擴(kuò)展，需要額外增加軸專用接口硬件。同時(shí)，軸運(yùn)動(dòng)指令使用模擬量信號(hào)傳輸，存在抗干擾性差的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是提供一種折彎?rùn)C(jī)控制方法，解決現(xiàn)有折彎?rùn)C(jī)系統(tǒng)軸擴(kuò)展受限，使用模擬量運(yùn)動(dòng)指令抗干擾性差的技術(shù)問(wèn)題。

2、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種折彎?rùn)C(jī)控制方法，包括如下步驟：

3、步驟1：建立上位機(jī)、主站控制器和折彎?rùn)C(jī)專用io從站，折彎?rùn)C(jī)專用io從站設(shè)有mcu芯片和外圍接口電路；其中，上位機(jī)通過(guò)tcp/ip與主站控制器進(jìn)行通信，主站控制器和折彎?rùn)C(jī)專用io從站之間通過(guò)ethercat總線進(jìn)行通信；

4、步驟2:hmi軟件運(yùn)行在上位機(jī)，負(fù)責(zé)對(duì)plc程序、加工文件、模具文件、參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)以及總線組態(tài)配置文件進(jìn)行處理，分別生成plc程序數(shù)據(jù)、工步數(shù)據(jù)、模具數(shù)據(jù)、設(shè)置參數(shù)數(shù)據(jù)以及總線配置參數(shù)數(shù)據(jù)；上位機(jī)配置有觸摸屏，hmi軟件響應(yīng)觸摸操作生成操作指令，操作指令包括啟動(dòng)、停止和復(fù)位。上位機(jī)通過(guò)tcp/ip通訊將生成的數(shù)據(jù)和操作指令發(fā)送至主站控制器；

5、步驟3：主站控制器中運(yùn)行有運(yùn)動(dòng)控制軟件，運(yùn)動(dòng)控制軟件接收上位機(jī)hmi軟件發(fā)送的數(shù)據(jù)和操作指令，根據(jù)上位機(jī)下發(fā)的數(shù)據(jù)、操作指令進(jìn)行處理和響應(yīng)，生成若干個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)控制指令和外圍接口電路的邏輯指令，若干個(gè)軸包括滑塊y1軸、滑塊y2軸、后擋料x軸、后擋料r軸……；其中，若干個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)控制指令通過(guò)ethercat總線通訊發(fā)送至相應(yīng)的伺服驅(qū)動(dòng)執(zhí)行；滑塊y1軸、滑塊y2軸的運(yùn)動(dòng)控制指令、外圍接口電路的邏輯指令通過(guò)ethercat總線通訊發(fā)送至折彎?rùn)C(jī)專用io從站；

6、步驟4：折彎?rùn)C(jī)專用io從站的mcu芯片用于處理外圍接口電路信號(hào)，外圍接口電路包括數(shù)字量輸入輸出、模擬量輸入輸出、編碼器/光柵尺輸入以及液壓比例閥控制；mcu芯片內(nèi)核程序中，通過(guò)ethercat總線通訊接收到的外圍接口電路的邏輯指令，對(duì)數(shù)字量輸入進(jìn)行邏輯處理生成數(shù)字量輸出；mcu芯片內(nèi)核程序?qū)瑝Ky1軸、滑塊y2軸的運(yùn)動(dòng)控制指令做進(jìn)一步處理生成運(yùn)動(dòng)規(guī)劃位置；在應(yīng)用于液壓型折彎?rùn)C(jī)產(chǎn)品時(shí)，滑塊y1軸、滑塊y2軸的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃位置轉(zhuǎn)換為液壓比例閥控制信號(hào)并輸出，控制液壓比例閥實(shí)現(xiàn)滑塊y1軸、滑塊y2軸動(dòng)作；在應(yīng)用于全電伺服折彎?rùn)C(jī)產(chǎn)品時(shí)，滑塊y1軸、滑塊y2軸的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃位置經(jīng)過(guò)pid運(yùn)算生成速度指令，通過(guò)ethercat總線通訊發(fā)送至滑塊y1軸、滑塊y2軸伺服驅(qū)動(dòng)執(zhí)行；

7、步驟5：主站控制器通過(guò)ethercat總線通訊，從折彎?rùn)C(jī)專用io從站獲取以下信息：數(shù)字量輸入輸出、模擬量輸入輸出、編碼器/光柵尺輸入數(shù)據(jù)；以及若干個(gè)軸的伺服驅(qū)動(dòng)獲狀態(tài)、軸位置信息數(shù)據(jù)；運(yùn)動(dòng)控制軟件生成的報(bào)警信息；匯總上述數(shù)據(jù)形成過(guò)程數(shù)據(jù)，并通過(guò)tcp/ip上傳給上位機(jī)進(jìn)行顯示或文件記錄處理。

8、優(yōu)選的，所述主站控制器內(nèi)設(shè)有arm芯片、網(wǎng)口1和網(wǎng)口2，arm芯片通過(guò)網(wǎng)口1與上位機(jī)進(jìn)行tcp/ip通信；網(wǎng)口2為ethercat專用網(wǎng)口，分別與折彎?rùn)C(jī)專用io從站、若干個(gè)軸的伺服驅(qū)動(dòng)連接，構(gòu)成ethercat現(xiàn)場(chǎng)總線。

9、優(yōu)選的，所述折彎?rùn)C(jī)專用io從站內(nèi)的mcu芯片通過(guò)網(wǎng)口芯片以及ethercat從站協(xié)議棧與主站控制器進(jìn)行ethercat總線通訊。

10、優(yōu)選的，所述步驟3具體包括如下步驟：

11、步驟s3-1：主站控制器中，運(yùn)動(dòng)控制軟件通過(guò)tcp/ip通訊從上位機(jī)中獲取總線配置參數(shù)、設(shè)置參數(shù)數(shù)據(jù)，啟動(dòng)并完成實(shí)時(shí)線程和ethercat主站初始化；

12、步驟s3-2：運(yùn)動(dòng)控制軟件對(duì)plc程序數(shù)據(jù)進(jìn)行編譯及執(zhí)行，生成外圍接口電路的邏輯指令；對(duì)工步數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，生成用于控制若干個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)控制指令，運(yùn)動(dòng)控制指令中包含滑塊y1軸、滑塊y2軸運(yùn)動(dòng)規(guī)劃位置和后擋料x軸、后擋料r軸的規(guī)劃位置；

13、步驟s3-3：運(yùn)動(dòng)控制軟件將步驟s3-2中生成的運(yùn)動(dòng)控制指令和邏輯指令通過(guò)實(shí)時(shí)線程，周期性地寫入到ethercat通訊數(shù)據(jù)幀，通過(guò)igh主站模塊分發(fā)到折彎?rùn)C(jī)專用io從站以及各個(gè)后擋料軸的伺服驅(qū)動(dòng)；

14、步驟s3-4：折彎?rùn)C(jī)專用io從站從接收到的ethercat通訊數(shù)據(jù)幀中調(diào)取滑塊y1軸、滑塊y2軸的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃位置和邏輯指令；mcu芯片根據(jù)編碼器接口反饋的滑塊實(shí)際位置以及接收到的滑塊周期規(guī)劃位置進(jìn)行pid運(yùn)算處理，生成滑塊y1軸、滑塊y2軸的速度指令；

15、步驟s3-5：mcu芯片根據(jù)邏輯指令通過(guò)外圍接口電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字量輸出口的控制；步驟s3-4中生成的滑塊y1軸、滑塊y2軸的速度指令，在應(yīng)用于液壓型折彎?rùn)C(jī)產(chǎn)品時(shí)，換算成液壓比例閥控制信號(hào)，通過(guò)外圍接口電路中液壓比例閥接口輸出；在應(yīng)用于全電伺服折彎?rùn)C(jī)產(chǎn)品時(shí)，速度指令寫入到ethercat通訊數(shù)據(jù)幀中，發(fā)送至滑塊y1軸、滑塊y2軸對(duì)應(yīng)的伺服驅(qū)動(dòng)執(zhí)行；同時(shí)，mcu芯片通過(guò)外圍接口電路獲取數(shù)字量輸入輸出、模擬量輸入輸出和編碼器/光柵尺輸入反饋數(shù)據(jù),寫入ethercat通訊數(shù)據(jù)幀中回傳至主站控制器；

16、步驟s3-6：后擋料軸的伺服驅(qū)動(dòng)工作在csp模式下運(yùn)行，周期性地從ethercat通訊數(shù)據(jù)幀中獲取后擋料軸的規(guī)劃位置執(zhí)行定位運(yùn)動(dòng)，并將伺服驅(qū)動(dòng)狀態(tài)、后擋料軸實(shí)際位置寫入ethercat通訊數(shù)據(jù)幀中回傳至主站控制器；

17、步驟s3-7：滑塊y1軸、滑塊y2軸的伺服驅(qū)動(dòng)工作在csv模式下運(yùn)行，周期性地從ethercat通訊數(shù)據(jù)幀中獲取滑塊y1軸、滑塊y2軸的速度指令執(zhí)行運(yùn)動(dòng)，并將伺服驅(qū)動(dòng)狀態(tài)、軸實(shí)際位置寫入ethercat通訊數(shù)據(jù)幀中回傳至主站控制器。

18、優(yōu)選的，所述主站控制器中部署有使用preempt-rt補(bǔ)丁進(jìn)行內(nèi)核實(shí)時(shí)化改造后的linux系統(tǒng)。

19、優(yōu)選的，所述主站控制器中部署有運(yùn)動(dòng)控制軟件，運(yùn)動(dòng)控制軟件包含了軸點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)模塊、同步控制模塊、軸使能模塊、停止模塊和回參功能模塊，以通過(guò)ethercat通訊主站，實(shí)現(xiàn)基于ethercat總線通訊的機(jī)床軸點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)、同步控制、軸使能、停止和回參功能等控制。

20、優(yōu)選的，折彎?rùn)C(jī)專用io從站mcu芯片內(nèi)核程序中部署有滑塊y1軸、滑塊y2軸的運(yùn)動(dòng)控制模塊，用于對(duì)滑塊y1軸、滑塊y2軸的使能、回參、停止、運(yùn)動(dòng)規(guī)劃以及位置閉環(huán)pid控制，滑塊y1軸、滑塊y2軸的閉環(huán)控制pid算法如下：

21、y1_output＝y(tǒng)1_refvel+kp*y1_err+ki*y1_erradd–kp_g*synerr,

22、y2_output＝y(tǒng)2_refvel+kp*y2_err+ki*y2_erradd+kp_g*synerr,

23、其中，y1_output是輸出給滑塊y1軸軸驅(qū)動(dòng)的速度指令，y2_output是輸出給滑塊y2軸驅(qū)動(dòng)的速度指令，y1_refvel是滑塊y1軸的速度規(guī)劃指令，y2_refvel是滑塊y2軸的速度規(guī)劃指令，kp是比例增益，ki是積分增益，kp_g是平行度增益，y1_err是當(dāng)前周期滑塊y1軸的跟隨誤差，y2_err是當(dāng)前周期滑塊y2軸的跟隨誤差，y1_erradd當(dāng)前周期滑塊y1軸的積極跟隨誤差，y1_erradd是當(dāng)前周期滑塊y2軸的積極跟隨誤差；synerr是平行度誤差，由y1實(shí)際位置減去y2實(shí)際位置計(jì)算得出。

24、本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明解決了現(xiàn)有折彎?rùn)C(jī)系統(tǒng)受限于硬件接口，不能靈活適應(yīng)不同數(shù)量的后擋料軸配置問(wèn)題，并且運(yùn)動(dòng)控制指令通過(guò)ethercat總線進(jìn)行傳輸，相比較現(xiàn)有折彎?rùn)C(jī)系統(tǒng)的模擬量信號(hào)傳輸方式，在抗干擾、控制效率以及響應(yīng)速度方面更優(yōu)。

25、在抗干擾、可靠性以及運(yùn)動(dòng)控制響應(yīng)方面，相比較采用模擬量控制的常規(guī)折彎?rùn)C(jī)控制系統(tǒng)更優(yōu)，并且應(yīng)用于全電伺服折彎?rùn)C(jī)產(chǎn)品時(shí)，能夠有效提高機(jī)床性能。同時(shí)，本發(fā)明中通過(guò)折彎?rùn)C(jī)專用io從站，集成了折彎?rùn)C(jī)機(jī)床外圍接口電路信號(hào)和液壓泵、閥的輸入輸出接口，能夠兼顧液壓型折彎?rùn)C(jī)產(chǎn)品的控制需求。