交流伺服系统在货架冷弯成型线上的应用PTJ博客

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交流伺服系统在货架冷弯成型线上的应用

2021-08-21

交流伺服系统在货架冷弯成型线上的应用


在货架立柱冷弯生产线上引入预冲工艺和液压停剪技术,不仅扩大了货架立柱截面形状的设计范围和制造精度,而且满足了货架立柱的要求。货架钢结构系统的设计和组装,优化货架钢结构的组成机理,尤其是在三维立体仓库系统在我国兴起和广泛发展的情况下,对孔位精度提出了很高的要求和货架立柱的长度控制。


交流伺服系统在货架冷弯成型线上的应用
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1.2 本文对采用交流伺服控制原理的进口货架立柱冷弯成型生产线的预冲和液压切断控制装置进行了分析讨论,力求在众多冷弯加工中达到高位置精度控制的目的和要求。弯曲场合。 鼓励同行。
2、货架冷弯成型线的工作原理
2.1货架冷弯成型线的基本生产工艺及设备组成:
2.1.1货架组件的一般生产流程为:开卷、校平、伺服送料、冲孔、成型、滚压、矫直、定尺、包装、后喷处理等;
2.1.2对应的设备有:开卷机、校平机、伺服送料装置、压力机、冷弯轧机校直头液压切断装置和液压站打包机或其他辅助设备+电气控制系统等。
2.2货架冷弯成型线交流伺服控制系统基本原理:
如图 1 所示。
2.3 系统由计算机、伺服驱动控制卡、交流伺服调速系统、传感器检测与反馈、辅助主动作执行系统五部分组成。 主控程序只有几百K,在DOS操作系统下运行,主控微机通过打印口LP1连接伺服驱动控制卡,通过数据线发送位置或速度指令,自适应调整或设置PID调节参数,见图后,进行数模转换,通过相应的控制板输出±10V模拟信号,经交流伺服放大器放大后驱动伺服电机。 半闭环或闭环位置控制反馈系统由电机增加 结尾。 定量光电编码器提供信号完成位置伺服系统的位置反馈。 位置反馈回路-增量式光电编码器中的传感元件将运动部件的实时位移变化以A、B相位差脉冲的形式传送到现场。 编码器脉冲计数在控制站中进行,以获得数字位置信息。 主控微机计算出给定位置与实际位置的偏差后,根据偏差范围采用相应的PID控制策略,通过数模转换将数字控制功能转换为模拟量。 控制电压输出到伺服放大器,最终调整电机运动,完成重复闭环反馈定位控制的期望值,在控制原理上实现小误差高精度位置定位; 然后主控制程序发出辅助主动作执行系统的操作指令,完成具体的机械制动动作、压力机冲压动作、液压停止剪切动作等。
2.4 本机组主要特点:一次性投资成本高,交流伺服功率大有一定局限性,但后期运行成本低,特别是货架元件成品率高,产品精度高,适用范围广,附加值高输出值。
三、自动送料及冲孔装置分析及工作原理
3.1货架立柱冷弯成型生产线预冲工序自动送料装置由上下一对φ75导辊组成。 主要工作动力来自交流伺服电机,依靠料盘与上下导辊之间的摩擦力。 强制送料,货架立柱的带钢分配孔是冲压在压力机上的。 主要设计如图2所示。该装置最初设计为美国Prouder的3.7KW伺服控制系统。 后来由于新产品的开发,增加了工作传输负荷,根据图2所示的工作原理,电源控制部分与交流伺服控制之间的位置控制主要通过±10V模拟信号实现,交流伺服系统没有功率限制,原则上可以更换。 是三菱公司5KW伺服放大器型号MR-J2S系列配套的交流伺服控制器和交流伺服电机,根据相应货架元件的生产精度要求和伺服控制精度确定:±0.1,那么测量滚轮周长与测量精度范围的比值约为:1178。应使用1200PPR以上的旋转编码器,在以后的四年应用中可以很好地达到位置精度控制要求。
3.2 三菱MR-J2伺服系统具有机器响应性好、低速稳定性好、包括机械系统在内的最佳状态调整等特点。 速度频率响应在550HZ以上,非常适合高速定位场合。 用于负载转动惯量比增大、韧性差的设备。
3.3自动送料装置主要由图3所示结构组成。 (1)光电传感器1#主要反馈钢带进入压力机工作区的状态,如:余料、缺料, 等等。; ⑵伺服电机向下通过 齿轮 箱体 进料辊传递输送动力。 这 齿轮箱体传动比i和电机转速决定了系统的进给和定位速度; (3)旋转编码器通过与片材的运动来测量上导辊传送的位置信号。 ⑷机械刹车实现定位后位置固定; ⑸光电传感器2#实现压力机工作控制所需位置信号的传输; ⑹上下模实现孔位的冲孔; 需要压力机的冲压吨位匹配,机床或模具精度的匹配等。
3.4 每个模具的具体进给步长值由PC机设置相应的计数脉冲数或长度换算值比较确定,并通过与上导辊相连的角度编码器的无源测量反馈进行协调,从而实现这 冲压 可调、高精度、无累积无误差步进进给 冲压 板材的。 累计误差由程序中设置的误差补偿算法处理或人工修正,保证货架立柱的优质孔距。 实践证明非常实用。
3.5 设备系统中的自动上料装置克服了货架立柱预开平钢带人工上料的缺点。 具有操作简单、工作可靠、控制精度高等特点。 可以大大提高劳动生产率。 高速高精度压力机可达到70次。 工作频率可分为两部分,工作压力可达2500KN以上,可组成独立的操作系统。
4、货架切割装置分析及工作原理
4.1 基本控制原理相同,共用一个统一的系统。 其特点是:通过反射式光电开关测量货架立柱上孔位的数字信号。 在孔数一定时,内部主控程序将孔数测量模式转换为长度测量模式,同样完成位置伺服系统的位置反馈和定位控制。 主控微机计算给定位置与实际位置的偏差,并及时调整。 交流伺服电机移动并完成所需值的定位,主动作停止并带动液压切断装置控制电磁阀 产生中断工作序列;
4.2 液压切断控制方式与飞剪控制方式的主要区别: ①液压切断控制精度高,控制精度最高:±0.1mm左右,无累积误差,即主要体现在无源增量式光电编码器精度和控制时序要求高,设备一次性投资高; 但一次成品率高,材料利用率高,飞剪控制需增加随动复位装置,控制系统比较简单; ②在控制原理上,液压停止剪切为绝对控制精度,不存在速度差误差等,飞剪为相对控制精度,即剪切位置与工件运动的相对误差,由于速度运行规律的不确定性或机组阻力和工作负荷的波动。 飞剪控制的主运动速度相对恒定,有利于配套焊接设备运行参数的设置和调整。 液压停止剪切控制模式的主运动曲线较复杂,高低速转换和运动停止状态有时校准时间长; ④生产效率差异大,飞剪生产效率高,易于进行生产控制; ⑤对设备维护和运行控制的要求大不相同。 ⑥液压切断方式更有利于解决冷弯型材的切割变形、回弹等切割缺陷。 综上所述,要根据冷弯产品的特点,制定和选择合理的设备控制操作方式,才能获得最大的效益。
5 控制系统设计中的几个主要问题
5.1 输入信号的控制精度:测量辊周长与测量精度范围的比值最终决定了产品的生产控制精度。 应尽量选用比值较大的产品,并选择合适的计量辊材料及计量辊与冷弯件的接触。 阻尼和弹性系数,增加摩擦系数和接触压力,防止测量过程中出现滑移误差。
5.2 输出信号的控制精度:位置环PID控制算法的不同决定了PID控制的控制精度和结果。 例如求解法有阶跃响应法,根据控制特性采用三种动作特性:1),只有比例控制; 2)、PI控制; 3)、PID控制; 并根据速度波形和测量值微分计算公式进行PID计算,在相应精度要求下进行正反作用计算和控制。
5.3 PID系统参数整定:主控微机将PID参数发送给控制卡,看给定的参数是否满足控制系统的要求。 这个过程需要通过参数调优来实现。 参数调优的主要任务是确定K、A、B和采样周期Timer。 比例系数K增大,使伺服驱动系统灵敏响应更快。 但过大会引起振荡,调整时间较长; 积分系数A增大,可以消除系统的稳态误差,但稳定性降低; 微分控制B可以改善动态特性,减少超调,缩短定时器的调整时间。 具体整定过程需要改进数字位置环PID装置的控制算法和参数整定方法,制定现场适配参数和实际现场调整设置,根据不同产品或负载分别设置条件,否则容易形成位置控制过程。 振荡现象。 如图在设计程序中打开调整设置。
5.4 系统机械精度控制在一定误差范围内,电气控制精度可提高。 结合高性能交流伺服驱动系统,可满足多种场合高精度位置控制的要求,同时也提高了位置定位的效率。 和精度。
5.5 主程序为基于PC开发平台的交流伺服控制系统。 主要功能有:人机对话调整产品生产数据、设备参数设置和PID参数设置等; 实现上位机与模块之间的数据传输和处理,位置环PID控制算法,控制伺服电机的运动,实现各种相关设备的动作等。 其他如:冲压步距的设置和调整,一定长度值下各输出脉冲数的相应调整,压力机的控制精度、伺服送料精度和伺服送料长度值的设置和调整都是开放式设计。
5.6 主程序设计考虑了部分设备的故障预警程序段,大大提高了设备​​的可操作性和产品生产质量的把控,也在一定程度上减少了设备故障检测的时间。
6结论
6.1 实际应用表明,选择合理的交流伺服系统可以满足控制系统响应速度快、速度精度高、鲁棒性强的要求。 实际应用位置控制精度可达0.1mm左右,可避免累积误差。 该控制系统可用于高精度开孔系列冷弯型钢产品的生产,特别是类似货架立柱的产品,即冷弯型钢立式和预冲孔的冷弯生产线。侧面的高精度孔位。
6.2 应用于货架冷弯成型生产线的交流伺服系统确实可以达到很高的位置控制精度; 预冲模式和液压停剪模式可独立使用,如货架横梁生产工艺,无预冲模式等。

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