交流伺服系統在貨架冷彎成型線上的應用

1.2 本文對採用交流伺服控制原理的進口貨架立柱冷彎成型生產線的預沖和液壓切斷控制裝置進行了分析討論，力求在眾多冷彎加工中達到高位置精度控制的目的和要求。彎曲場合。 鼓勵同行。
2、貨架冷彎成型線的工作原理
2.1貨架冷彎成型線的基本生產工藝及設備組成：
2.1.1貨架組件的一般生產流程為：開卷、校平、伺服送料、沖孔、成型、滾壓、矯直、定尺、包裝、後噴處理等；
2.1.2對應的設備有：開捲機、校平機、伺服送料裝置、壓力機、冷彎軋機校直頭液壓切斷裝置和液壓站打包機或其他輔助設備+電氣控制系統等。
2.2貨架冷彎成型線交流伺服控制系統基本原理：
如圖 1 所示。
2.3 系統由計算機、伺服驅動控制卡、交流伺服調速系統、傳感器檢測與反饋、輔助主動作執行系統五部分組成。 主控程序只有幾百K，在DOS操作系統下運行，主控微機通過打印口LP1與伺服驅動控制卡相連，通過數據線發送位置或速度指令，自適應調整或設置PID調節參數，見圖後，進行數模轉換，通過相應的控制板輸出±10V模擬信號，經交流伺服放大器放大後驅動伺服電機。 半閉環或閉環位置控制反饋系統由電機增加 軸 結尾。 定量光電編碼器提供信號完成位置伺服系統的位置反饋。 位置反饋迴路-增量式光電編碼器中的傳感元件將運動部件的實時位移變化以A、B相位差脈衝的形式傳送到現場。 編碼器脈衝計數在控制站中進行，以獲得數字位置信息。 主控微機計算出給定位置與實際位置的偏差後，根據偏差範圍採用相應的PID控制策略，通過數模轉換將數字控制功能轉換為模擬量。 控制電壓輸出到伺服放大器，最終調整電機運動，完成重複閉環反饋定位控制的期望值，在控制原理上實現小誤差高精度位置定位； 然後主控製程序發出輔助主動作執行系統的操作指令，完成具體的機械制動動作、壓力機沖壓動作、液壓停止剪切動作等。
2.4 本機組主要特點：一次性投資成本高，交流伺服功率大有一定局限性，但後期運行成本低，特別是貨架元件成品率高，產品精度高，適用範圍廣，附加值高輸出值。
三、自動送料及沖孔裝置分析及工作原理
3.1貨架立柱冷彎成型生產線預衝工序自動送料裝置由上下一對φ75導輥組成。 主要工作動力來自交流伺服電機，依靠料盤與上下導輥之間的摩擦力。 強制送料，貨架立柱的帶鋼分配孔是沖壓在壓力機上的。 主要設計如圖2所示。該裝置最初設計為美國Prouder的3.7KW伺服控制系統。 後來由於新產品的開發，增加了工作傳輸負荷，根據圖2所示的工作原理，電源控制部分與交流伺服控制之間的位置控制主要通過±10V模擬信號實現，交流伺服系統沒有功率限制，原則上可以更換。 是三菱公司5KW伺服放大器型號MR-J2S系列配套的交流伺服控制器和交流伺服電機，根據相應貨架元件的生產精度要求和伺服控制精度確定：±0.1，那麼測量輥周長與測量精度範圍的比值約為：1178。應使用1200PPR以上的旋轉編碼器，在應用後的四年中可以很好地達到位置精度控制要求。
3.2 三菱MR-J2伺服系統具有機器響應性好、低速穩定性好、包括機械系統在內的最佳狀態調整等特點。 速度頻率響應在550HZ以上，非常適合高速定位場合。 用於負載轉動慣量比增大、韌性差的設備。
3.3自動送料裝置主要由圖3所示結構組成。 (1)光電傳感器1#主要反饋鋼帶進入壓力機工作區的狀態，如：餘料、缺料， 等等。; ⑵伺服電機向下通過 齒輪 箱體 進料輥傳遞輸送動力。 這 齒輪箱體傳動比i和電機轉速決定了系統的進給和定位速度； (3)旋轉編碼器通過與片材的運動來測量上導輥傳送的位置信號。 ⑷機械剎車實現定位後位置固定； ⑸光電傳感器2#實現壓力機工作控制所需位置信號的傳輸； ⑹上下模實現孔位的沖孔； 需要壓力機的沖壓噸位匹配，機床或模具精度的匹配等。
3.4 每個模具的具體進給步長值由PC機設置相應的計數脈衝數或長度換算值比較確定，並通過與上導輥相連的角度編碼器的無源測量反饋進行協調，從而實現這 沖壓 可調、高精度、無累積無誤差步進進給 沖壓 板材的。 累計誤差由程序中設置的誤差補償算法處理或人工修正，保證貨架立柱的優質孔距。 實踐證明非常實用。
3.5 設備系統中的自動上料裝置克服了貨架立柱預開平鋼帶人工上料的缺點。 具有操作簡單、工作可靠、控制精度高等特點。 可以大大提高勞動生產率。 高速高精度壓力機可達到70次。 工作頻率可分為兩部分，工作壓力可達2500KN以上，可組成獨立的操作系統。
4、貨架切割裝置分析及工作原理
4.1 基本控制原理相同，共用一個統一的系統。 其特點是：通過反射式光電開關測量貨架立柱上孔位的數字信號。 在孔數一定時，內部主控程序將孔數測量模式轉換為長度測量模式，同樣完成位置伺服系統的位置反饋和定位控制。 主控微機計算給定位置與實際位置的偏差，並及時調整。 交流伺服電機移動並完成所需值的定位，主動作停止並帶動液壓切斷裝置控制電磁閥 閥 產生中斷工作序列；
4.2 液壓切斷控制方式與飛剪控制方式的主要區別： ①液壓切斷控制精度高，控制精度最高：±0.1mm左右，無累積誤差，即主要體現在無源增量式光電編碼器精度和控制時序要求高，設備一次性投資高； 但一次成品率高，材料利用率高，飛剪控制需增加隨動復位裝置，控制系統比較簡單； ②在控制原理上，液壓停止剪切為絕對控制精度，不存在速度差誤差等，飛剪為相對控制精度，即剪切位置與工件運動的相對誤差，由於速度運行規律的不確定性或機組阻力和工作負荷的波動。 飛剪控制的主運動速度相對恆定，有利於配套焊接設備運行參數的設置和調整。 液壓停止剪切控制模式的主運動曲線較複雜，高低速轉換和運動停止狀態有時校準時間長； ④生產效率差異大，飛剪生產效率高，易於進行生產控制； ⑤對設備維護和運行控制的要求大不相同。 ⑥液壓切斷方式更有利於解決冷彎型材的切割變形、回彈等切割缺陷。 綜上所述，要根據冷彎產品的特點，制定和選擇合理的設備控制操作方式，才能獲得最大的效益。
5 控制系統設計中的幾個主要問題
5.1 輸入信號的控制精度：測量輥周長與測量精度範圍的比值最終決定了產品的生產控制精度。 應盡量選用比值較大的產品，並選用合適的計量輥材料及計量輥與冷彎件的接觸。 阻尼和彈性係數，增加摩擦係數和接觸壓力，防止測量過程中出現滑移誤差。
5.2 輸出信號的控制精度：位置環PID控制算法的不同，決定了PID控制所獲得的控制精度和結果。 例如求解法有階躍響應法，根據控制特性採用三種動作特性：1），只有比例控制； 2）、PI控制； 3）、PID控制； 並根據速度波形和測量值微分計算公式進行PID計算，在相應精度要求下進行正反作用計算和控制。
5.3 PID系統參數整定：主控微機將PID參數發送給控制卡，看給定的參數是否滿足控制系統的要求。 這個過程需要通過參數調優來實現。 參數調優的主要​​任務是確定K、A、B和採樣週期Timer。 比例係數K增大，使伺服驅動系統靈敏響應更快。 但過大會引起振盪，調整時間較長； 積分係數A增大，可以消除系統的穩態誤差，但穩定性降低； 微分控制B可以改善動態特性，減少超調，縮短定時器的調整時間。 具體整定過程需要改進數字位置環PID裝置的控制算法和參數整定方法，制定現場適配參數和實際現場調整設置，根據不同產品或負載分別設置條件，否則容易形成位置控製過程。 振盪現象。 如圖在設計程序中打開調整設置。
5.4 系統機械精度控制在一定誤差範圍內，電氣控制精度可提高。 結合高性能交流伺服驅動系統，可滿足多種場合高精度位置控制的要求，同時也提高了位置定位的效率。 和精度。
5.5 主程序為基於PC開發平台的交流伺服控制系統。 主要功能有：人機對話調整產品生產數據、設備參數設置和PID參數設置等； 實現上位機與模塊之間的數據傳輸和處理，位置環PID控制算法和控制伺服電機的運動，實現各種相關設備的動作等。 其他如：沖壓步距的設置和調整，一定長度值下各輸出脈衝數的相應調整，壓力機的控制精度、伺服送料精度和伺服送料長度值的設置和調整都是開放式設計。
5.6 主程序設計考慮了部分設備的故障預警程序段，大大提高了設備的可操作性和產品生產質量的把控，也在一定程度上減少了設備故障檢測的時間。
6總結
6.1 實際應用表明，選擇合理的交流伺服系統可以滿足控制系統響應速度快、速度精度高、魯棒性強的要求。 實際應用位置控制精度可達0.1mm左右，可避免累積誤差。 該控制系統可用於高精度開孔系列冷彎型鋼產品，特別是類似貨架立柱的產品的生產，即冷彎型鋼立式和預沖孔的冷彎生產線。側面的高精度孔位。
6.2 應用於貨架冷彎成型生產線的交流伺服系統確實可以達到很高的位置控制精度； 預沖模式和液壓停剪模式可獨立使用，如貨架橫梁生產工藝，無預沖模式等。

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