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

背景技術：

近年來，以交流伺服電機驅動成為成形裝備發(fā)展的一個新方向。在這一背景下，以伺服電機取代普通異步電機，通過螺桿、曲柄連桿、肘桿或其它機構將電機的旋轉運動轉化為滑塊直線運動的伺服壓力機取得了長足發(fā)展。它不但可以保持機械驅動的優(yōu)點，而且改變了其工作特性不可調的缺點，使機械驅動的成形設備具備了柔性化、智能化的特點，工作性能和工藝適應性大大提高。

壓力機成形技術的關鍵是關于滑塊運動軌跡的控制，也就是要合理、準確的控制帶動壓力機運動的電機。然而，重載大慣量系統(tǒng)的高速度、高精度運動曲線規(guī)劃以及低速大扭矩伺服電機的容量等制約了高性能伺服壓力機的發(fā)展。因此研發(fā)高性能的伺服壓力機控制系統(tǒng)至關重要，該領域已經成為壓力機的研究熱點，國內外的企業(yè)和研究機構都在積極開展壓力機數(shù)控化的研究，但國內還未開發(fā)出性能成熟的伺服壓力機控制系統(tǒng)產品，需進一步的改進完善。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種伺服壓力機控制系統(tǒng)，根據(jù)不同的工作情況，滿足滑塊運動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。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明采取以下技術方案：

一種伺服壓力機控制系統(tǒng)，包括伺服壓力機，所述伺服壓力機包括伺服電機、伺服控制器、傳動機構、滑塊、工作臺和光柵尺，伺服控制器通過網(wǎng)絡與運動控制器通訊連接，該運動控制器上連接有I/O接口模塊、操作面板和人機界面，伺服控制器的輸入端連接有電容儲能裝置，伺服控制器的輸出端與伺服電機連接，伺服電機與傳動機構連接，滑塊與傳動機構連接，人機界面通過網(wǎng)絡與運動控制器通訊連接，運動控制器內設有檢測滑塊位置量的高速計數(shù)模塊和模數(shù)轉換模塊。

所述伺服電機還裝接有編碼器，該編碼器與伺服控制器連接。

所述電容儲能裝置由電源柜、電容柜和控制柜組成，電容柜到設有若干組電容組，每組電容組包括至少兩個串聯(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電容組進行充電，控制器與電容柜連接用于對電容柜的用戶通信和信號處理操作。

所述電源柜內設有通過線路依次連接的總電源開關、充電電阻箱、預充電接觸器、充電電流傳感器和防反二極管。

所述光柵尺為絕對值式結構，用于采集滑塊的位移量反饋到驅動控制器。

所述運動控制器的輸出端口通過電纜與伺服電機的輸入端口連接且進行高速串行通訊。

所述操作面板上設置有壓力機操作模式選擇開關、運行、停止和急停按鈕。

所述人機界面安裝于操作面板上，包括功能選擇界面、滑塊調節(jié)界面、主機設定界面、動態(tài)監(jiān)控界面、報警信息界面、生產信息界面和調用模具界面。

本發(fā)明具有以上有益效果：

1、通過運動控制器在線監(jiān)測滑塊，實時顯示當前滑塊絕對位置值、壓力值的真實數(shù)據(jù)，細微的位置或壓力值變化均可監(jiān)測；位置重復精度0.05mm，壓力重復精度0.05%F.S，能滿足絕大部分精密壓裝工藝要求。

2、實現(xiàn)一機多用；生產線轉產時，只須調用不同壓裝程序即可投入生產。

3、能有效提高生產效率，能保證最高的壓裝精度。

4、各部件之間進行通訊連接，可靠穩(wěn)定。

5、具有快速充電放電的電容儲能，可以實現(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。

具體實施方式

為了便于本領域技術人員的理解，下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的描述。

如附圖1所示，本發(fā)明揭示了一種伺服壓力機控制系統(tǒng)，包括伺服壓力機，所述伺服壓力機包括伺服電機、伺服控制器、傳動機構、滑塊、工作臺和光柵尺，伺服控制器通過網(wǎng)絡與運動控制器通訊連接，該運動控制器上連接有I/O接口模塊、操作面板和人機界面，伺服控制器的輸入端連接有電容儲能裝置，伺服控制器的輸出端與伺服電機連接，伺服電機與傳動機構連接，滑塊與傳動機構連接，人機界面通過網(wǎng)絡與運動控制器通訊連接，運動控制器內設有檢測滑塊位置量的高速計數(shù)模塊和模數(shù)轉換模塊。人機界面和運動控制器之間用工業(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標準線和運動控制器連接。人機界面可以設置滑塊的速度、行程、工藝曲線，實時顯示各重要部件的關鍵參數(shù)。I/O接口模塊可以PLC設備連接。

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

所述電容儲能裝置由電源柜、電容柜和控制柜組成，電容柜到設有若干組電容組，每組電容組包括至少兩個串聯(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電容組進行充電，控制器與電容柜連接用于對電容柜的用戶通信和信號處理操作。電源柜內設有通過線路依次連接的總電源開關、充電電阻箱、預充電接觸器、充電電流傳感器和防反二極管。直流母線經過充電電阻箱向超級電容進行充電，避免沖擊電流太大損壞設備，充電完成后預充電接觸器吸合，切除充電電阻箱，停止充電。通過控制柜，與電容柜進行用戶通信，用戶可以檢測充電電流、放電電流、母線電壓、電容柜的工作狀態(tài)、溫度等信號，通過此模塊進行系統(tǒng)強制放電，強制停止放電等操作。若系統(tǒng)的能量未釋放完，可合上手動釋放能量開關，釋放剩余的能量。通過預充電、過壓等電壓值調節(jié)面板，用戶可以設定預充電電壓值和過壓放電值。

所述光柵尺為絕對值式結構，用于采集滑塊的位移量反饋到驅動控制器。光柵尺設置在伺服壓力機機架上。

所述運動控制器的輸出端口通過電纜與伺服電機的輸入端口連接且進行高速串行通訊。

所述操作面板負責伺服壓力機的現(xiàn)場操作，操作面板上設置有壓力機操作模式選擇開關、運行、停止、急停按鈕等。人機界面安裝于操作面板上，包括功能選擇界面、滑塊調節(jié)界面、主機設定界面、動態(tài)監(jiān)控界面、報警信息界面、生產信息界面、調用模具界面。

本發(fā)明中，1、以操作面板、人機交互界面作為人機交互平臺的上位機系統(tǒng)。整理數(shù)據(jù)參數(shù)后利用串口或者網(wǎng)絡通信傳給上位機（如計算機），由上位機解釋譯碼，最后顯示在操作界面上。方便加工人員直觀的觀測機器設備加工狀態(tài)，同時可以利用人機界面實時的更改加工工藝參數(shù)，使整個伺服壓力機的操作可視化，更具人性化。

2、以運動控制器為核心的下位機系統(tǒng)。主要完成伺服壓力機的邏輯控制、故障處理與程序執(zhí)行，與上位機的實時通訊；同時完成壓力機滑塊的運動控制，采用交流伺服電機作為執(zhí)行元件，通過對電機轉角和轉速的控制，實現(xiàn)滑塊精確定位和變速驅動，下位機根據(jù)檢測參數(shù)情況實時調整控制策略，形成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，并實時檢測壓力、載荷變化、床身變形等情況。

在滑塊行程范圍內安裝高精度光柵尺，對滑塊運動位移和速度進行檢測，隨時監(jiān)控滑塊位置，組成一個以光柵尺檢測為核心的全閉環(huán)的信息控制系統(tǒng)，使成形更穩(wěn)定、更精確、始終將下死點控制在±0.05mm以內。在曲柄上通過光電編碼器對曲柄的角位移和角速度進行檢測來構成閉環(huán)系統(tǒng)。用戶可通過操作面板的按鈕對壓力機進行操作，通過上位機界面進行壓力機的設置、調試和檢測，并進行實時的顯示。

本發(fā)明在應用時，需要先對儲能電容裝置充滿電，確保伺服壓力機在工作過程中車間電網(wǎng)不產生大的壓降。接著在操作面板上選擇工作模式，將人機界面的生產參數(shù)（如位置、速度、轉矩大小、運動工藝曲線等）下載到運動控制器中。壓力機在工作時伺服電機以大啟動轉矩由零速加速旋轉，通過機械傳動機構帶動滑塊運動，伺服電機在啟動加速過程中提供的能量存于系統(tǒng)轉動慣量。壓力行程時，電機全速降，釋放此能量，實施沖壓。單次狀態(tài)下，當滑塊靠近上死點時，伺服電機減速，制動器實施制動，滑塊停在上死點，完成一個工作循環(huán)。伺服電機上的編碼器時刻反饋該伺服電機的當前位置、速度，通過伺服驅動器反饋到運動控制器中。同時光柵尺時刻將滑塊的當前位置到運動控制器，運動控制器對系統(tǒng)的各類信息進行動態(tài)計算、統(tǒng)計分析、處理，以脈沖信號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工作，伺服電機帶動傳動機構運動，從而實現(xiàn)伺服壓力機的壓力動作。

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