基于交流位置伺服控制原理的压力机自动送料装置系统

　　3.3 货架立柱冷弯成型生产线的在线预冲孔加工工序自动送料装置由上下一对φ90的导料辊组成驱动动力，依靠料板与上下导料辊之间的摩擦力送料，下导料辊由伺服驱动电动机驱动。冲压货架立柱的带钢分布孔在压力机上完成，为保证压力机冲压运动和自动送料运动的协调，在压力机下工作台平面安装接近开关，模具上特别设计和安装适当长度的位置块。当模具进行封闭运动时，位置块靠近接近开关时，接近开关输出信号（闭合），此时不能送料，由电磁或气动离合器（根据压力机的具体型号和控制方式决定）控制模具向下运动冲孔;反之，当模具返回，位置块离开接近开关时，接近开关输出信号（断开），使下导料辊可以开始下一个送料动作循环周期，或利用压力机的凸轮控制器来反映模具或上工作台的具体极限位来设定具体的动作节奏。具体的每模送料步距量值的大小由PC设置相应的记数脉冲数或长度转化值比较决定，并由与上导料辊相联的角编码器被动测量反馈相协调（由程序设定），从而实现冲压板料的可调整、高精度、无积累误差的步距送料冲压，累积误差由程序中设置的误差补偿算法或人工在线修正等手段处理，确保货架立柱的高品质孔位距离。

　　3.4 设备系统中的自动送料装置克服了货架立柱预开平钢带人工送料的缺点，具有操作简单、工作可靠、控制精度高等特点，可大大提高劳动生产率，配合高速高精度压力机可实现70次/分的工作频率，工作压力达到2500KN以上，其可组成独立的运行系统。

4 控制系统硬件设计

　　4.1 输入信号：①冲头位置检测元件：用接近开关检测或压力机的凸轮控制器控制；②有无料板的检测元件：用光电开关检测或用行程开关控制；③料板张紧检测元件：用接触开关检测；④料板堆积检测元件：用光电开关检测或用行程开关控制；⑤操作按钮:操作面板上的开始、停止、急停等开关信号。

　　4.2 输出信号：①控制压力机工作循环；②控制伺服电动机：上下导料辊伺服电动机的正、反转及定位；③控制抱闸动作：根据位置控制要求，实现抱闸动作的开合，决定上下导料辊的运动；④指示灯：开始、电源指示灯等（部分可共用压力机上的指示灯）；其他如故障报警信号等。 4.3 交流位置伺服控制器作为下位机用来控制交流伺服电机的启、停，速度的调整，主要接受来自主控微机经数模转换变成的模拟控制电压，并输出给伺服放大器，最终调节交流伺服电机的正、反运动及调整。

　　4.3 交流位置伺服控制器作为下位机用来控制交流伺服电机的启、停，速度的调整，主要接受来自主控微机经数模转换变成的模拟控制电压，并输出给伺服放大器，最终调节交流伺服电机的正、反运动及调整。

5 控制系统硬件设计的几个主要问题

　　5.1 输入信号的控制精度：要尽量选择测量辊的圆周长与增量式光电码盘的每转脉冲数的比值小的产品，其决定了反馈控制信号的测量控制精度；位置接近开关的感应距离要小而灵敏，采用1200线/转的光电编码器作反馈元件，与被动测量辊同轴安装，就可以准确测出电机的有效转速。因为光电编码器是由激光照射光珊发出脉冲的，而光珊安装在光电编码器的转轴上，转轴每转一周（3600）编码器就产生1200个脉冲，该脉冲只与转轴速度有关，而与实际伺服电机的运转速度、电机温度等无关。因此，只要准确测出光电编码器的脉冲个数，就可确切知道电机的有效转速、实际送料长度等，同时根据设定值计算出电机每秒钟应转动的理论值并与测量值进行比较，将误差值转换成数字量输出到D/A芯片的输入端，从而改变其电压输出，由伺服系统控制电机的转速,从而达到恒速、定位准停控制的目的。

　　5.2 实际工作中由于伺服系统工作电流较大，对于微机干扰较大，故在硬件电路设计时应考虑到系统的隔离和干扰问题。由于选用的是串行D/A。信号的传输只用三根线，故采取隔离措施相对容易些。而光电编码器工作也容易受到干扰，因此除了正常的接地外，还要将光电编码器输出线中的地线可靠接地。

　　5.3 输出信号的控制精度：如压力机、机械或气动抱闸的响应周期的设计或选择要尽可能小，模拟控制信号要与具体的伺服系统相配套设计和调试等。

　　5.4 系统的机械精度控制在一定误差范围内，电气控制精度（编码器脉冲）就可得到提高，鲁棒性强，可以在很多场合达到较高精度位置控制的要求。

6 控制系统软件

　　6.1 程序的主要功能是：人机对话调整产品生产数据和PID参数整定；实现PC及各模块间的数据传递和处理，位置环PID控制算法及控制伺服电动机运动，实现各相关设备动作等。

　　6.2 程序主要运行在DOS操作系统下，产品工艺参数、PID参数整定等为开放式设计，便于对实际生产过程进行整定调整，其它诸如：冲压步距的设定及调整、一定长度值下每个输出脉冲数的对应调整、压力机控制精度、伺服送料精度和伺服送料长度值的设定与调整等均为开放式设计。

　　6.3 主程序设计中考虑了部分设备的故障预警程序段，极大地提高了设备的可操作性和对产品生产质量的控制，也在一定程度上降低了设备的故障检查时间。

7 结论

　　实际应用表明：选择合理的PID参数能够满足控制系统响应速度快、速度精度高、鲁棒性强的要求，实际应用控制精度最高在±0.1mm左右且可避免累积误差。该控制系统可应用于高精度开口系列冷弯型钢产品的生产中，特别是类似货架立柱的产品，即对冷弯型钢立、侧面具有孔位高精度要求的在线预冲孔的冷弯成型生产线上。既满足了货架产品位置精度、立面侧面冲孔控制精度等方面的要求，又提高了产品质量，降低了批量生产成本。具有一定的推广意义。