一、項(xiàng)目概述
某鍛壓機(jī)械廠制造的數(shù)控直縫管成型機(jī)以前的定位控制系統(tǒng)買荷蘭一家數(shù)控成套產(chǎn)品，來控制主機(jī)滑塊的升降，和推料小車的定位，系統(tǒng)為手動(dòng)設(shè)定數(shù)值定位。由于成套數(shù)控產(chǎn)品的成本價(jià)格太高，維護(hù)費(fèi)用高。且手動(dòng)控制進(jìn)給。要求以伺服控制器合成PLC來完成折彎鋼板的精確送料。及成套自動(dòng)控制動(dòng)作。為此與時(shí)光科技公司只對該項(xiàng)目作了改造方案。
直縫鋼管成型機(jī)為大型制管機(jī)械，國內(nèi)生產(chǎn)廠家不多，產(chǎn)品主要供應(yīng)歐美及國內(nèi)大型石油管道加工廠。
此項(xiàng)目采用了時(shí)光IMS系列伺服控制系統(tǒng)。時(shí)光IMS伺服控制系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：
1 可實(shí)現(xiàn)電機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行于0.01Hz～250Hz工作范圍；
2 電機(jī)運(yùn)行速率低于50Hz時(shí)可實(shí)現(xiàn)3倍電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩輸出，包括電機(jī)0Hz鎖定時(shí)的3倍電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩輸出，有效地解決了工件加工過程中偶爾出現(xiàn)的堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象，保證了器件加工的高效率輸出；
3 內(nèi)置PLC功能（16入/13出），通過QMCL軟件編程的方式對所有I/O進(jìn)行自定義設(shè)計(jì)。使用I/O方式接收相應(yīng)動(dòng)作信號及告知上位PLC。
4 使用QMCL語言編譯的程序，可以靈活的設(shè)定電氣零點(diǎn)，通過程序定義好的參數(shù)設(shè)置偏置值來保證機(jī)械原位與電氣零點(diǎn)的可靠結(jié)合。而且由軟件根據(jù)機(jī)械實(shí)際情況設(shè)計(jì)的間隙補(bǔ)償量與機(jī)械結(jié)合更加緊密，由于各類補(bǔ)償是作為參數(shù)設(shè)定的，因此可根據(jù)實(shí)際情況及長時(shí)間使用造成的間隙改變做出相應(yīng)調(diào)整。極大方便了系統(tǒng)調(diào)試和維護(hù)。
5 系統(tǒng)參數(shù)任意設(shè)定電機(jī)運(yùn)行時(shí)的S曲線和轉(zhuǎn)矩限幅值。
二、項(xiàng)目實(shí)施情況介紹
首先將裁好的鋼板通過輥道的傳送對中到主機(jī)滑塊的橫向中心線，對中到位以后，由觸摸屏設(shè)定的鋼板的參數(shù)，鋼板的長度，寬度，厚度系統(tǒng)會(huì)計(jì)算出左右小車在第一刀壓制的位置。通過RS422通信連接告知時(shí)光伺服控制器。伺服控制器根據(jù)主機(jī)滑塊的中心線位置走絕對位置推動(dòng)鋼板到折彎第一刀位置。PLC驅(qū)動(dòng)主機(jī)滑塊的下降壓彎，主機(jī)滑塊的位置、原點(diǎn)、上升、下降，以及壓力。
系統(tǒng)根據(jù)操作員輸入的板寬自動(dòng)計(jì)算出每一刀壓制的位置與折彎的次數(shù)。每一次壓彎完成后左右小車夾板推行定位一次，直到折彎制管結(jié)束。
推料小車驅(qū)動(dòng)電機(jī)有IMS伺服控制器進(jìn)行位置控制，通過編碼器（PG）構(gòu)成位置閉環(huán)系統(tǒng)，所有的位置開關(guān)，零位開關(guān) ，所有的使能信號直接聯(lián)入相應(yīng)控制器的接口作為控制信號?？刂破骼脙?nèi)部PLC功能通過I/O信號和RS422通信對參數(shù)的接收和相應(yīng)的處理。內(nèi)部PLC作為一個(gè)智能從站，對編碼器反饋的速度位置及時(shí)地反映到觸摸屏上。自身控制的部分功能自己診斷處理。故障保護(hù)：IMS伺服控制器把歷史故障和實(shí)時(shí)故障，反映到觸摸屏顯示。電機(jī)運(yùn)行中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)如轉(zhuǎn)矩，電流，電壓，速度，位置。都在第一時(shí)間反映到人機(jī)界面。用戶由觸摸屏設(shè)定的技術(shù)參數(shù)同通過RS422傳送到IMS伺服控制器去做處理。這樣由PLC控制的多數(shù)據(jù)高精度定位控制就可以實(shí)現(xiàn)了。
三、項(xiàng)目效果
1 IMS伺服控制器調(diào)速比為1：5000，遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)所要求的1：3000。經(jīng)過實(shí)用考核驗(yàn)證，小車在該調(diào)速比下能夠可靠運(yùn)行，并滿足兩軸進(jìn)給大型直縫管制造的進(jìn)給要求。
2 由于IMS伺服控制器采用的是輸出轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的“解耦控制”，在電機(jī)基頻（50Hz）以下能夠保證3倍電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的平穩(wěn)輸出。滿足滑臺機(jī)構(gòu)對于電機(jī)的低速大轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)輸出要求，以及在負(fù)載發(fā)生波動(dòng)時(shí)依然能夠保證進(jìn)給速率的穩(wěn)定與正常。
3 IMS伺服控制器位置控制范圍為4字節(jié)編碼器脈沖數(shù)。本套系統(tǒng)采用標(biāo)配的2500線編碼器，其位置控制范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過小車的實(shí)際工作范圍8m。經(jīng)過實(shí)測重復(fù)定位精度誤差為±0.002mm。滿足設(shè)備設(shè)計(jì)要求的定位誤差小于±0.005mm。
4 使用QMCL語言可實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的靈活動(dòng)作控制，配合實(shí)際工作情況，解決了電機(jī)的基本控制數(shù)字和模擬信號的邏輯控制。使電機(jī)控制更加的靈活應(yīng)用。簡單方便。
5 時(shí)光IMS系列伺服控制器允許輸入電壓波動(dòng)范圍為±10％，在此范圍內(nèi)均可保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，滿足低電壓低轉(zhuǎn)速時(shí)大轉(zhuǎn)矩可靠輸出的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。
6 解決原電液伺服系統(tǒng)存在的噪音、振動(dòng)、漏油以及安裝、維護(hù)和調(diào)試過程中存在的問題或缺陷。
表1 IMS伺服控制器實(shí)測結(jié)果
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設(shè)計(jì)要求 |
實(shí)測結(jié)果 |
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調(diào)速比 |
1：3000 |
1：5000 |
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小車移動(dòng)速度 |
150～8000（mm/min） |
3～12000（mm/min） |
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重復(fù)定位精度 |
± |
± |
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折彎聯(lián)動(dòng)時(shí)間 |
20min |
15min |
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電網(wǎng)電壓±10％波動(dòng) |
正常工作 |
正常工作 |
