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冲床自动送料控制系统的设计.pdf

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冲床自动送料控制系统的设计.pdf

冲床自动送料控制系统的设计柴晓飞郭文成天津工业大学计算机技术与自动化学院,天津300160PunchAutomaticFeedProcessingSystemDesign1系统结构某工厂的一台普通冲床平时完全人工操作,一些成卷的钢料又笨又重,加工起来特别不方便,而且人工冲压速度慢,精度也差,因此我们利用PLC控制交流伺服电机,设计了一个冲床自动加工送料系统,使成卷的钢料加工时间缩短了5倍,特别是提高了加工精度,节省了人力。图1控制系统结构图图1是我们设计的控制部分的基本结构,选的是松下的PLC型号FP∑,人机界面触摸屏选的松下的GT01,两者通过RS232口通讯,电机选的是1.5KW的松下A4系列的交流伺服电机,型号MHMA152P1,驱动器的型号为MDDDT5540。编码器用的是每转1000个脉冲的编码器,因为送的是钢料,前端有车刀去毛刺,然后中间用滚轴挤压往前送料,为了防止打滑,所以不用伺服电机本身的编码器控制,而是在走料的最前段加了转轴带动外部的编码器,这个轴的直径是24.6mm,编码器1000脉冲一转,所以我们的送料精度控制在正负0.0773mm的范围内,远远超过人工操作时的精度。冲床改造的要求如下对普通冲床进行改造,第一,实现自动送料并且速度可控,能实现送料的定位控制并且定位长度可调。能控制冲床在钢料到位后自动冲轧,实现无人控制。第二,要求有人机界面,具体功能是有自动和手动切换,自动状态下电机根据设定速度和定位长度自动送料到达位置后控制冲床自动冲轧。冲轧结束后又继续按指定参数循环运行。手动状态能实现送料的点动运行控制,能点动前进和后退,并且有冲床冲轧动作的手动控制,参数设定有速度的设定、定位长度以及每次运行间隔时间的设定,还有附属功能是实现冲轧次数的显示,即自动计件数以及送料过程的实时位置监控。2PLC控制系统设计在工业控制系统中,PLC控制电机的应用越来越广泛,特别是它在位置、速度、转距方面的控制越来越方便。我们加工钢料靠的是电机送料的长度来定位的因此选用PLC控制伺服电机的位置控制方式。一般位置控制都是选用电动机作为驱动部件。电动机轴的转动可以通过丝杠转化为工作台的直线运动。因此电动机的定位控制实际上就是工作台的位置控制。典型的位置控制部件以PLC、交流伺服电动机、轴脉冲编码器组成,其中PLC要具有高速脉冲计数功能。位置控制系统的工作原理控制对象工作台的指令位置由PLC给出。增量型轴脉冲编码器安装在交流电动机轴上或丝杠上,编码器的输出脉冲接入PLC的高速可逆计数器模块.电动机的旋转通过传动机构转化为控制对象的运动,高速计数器的值记录了电动机轴或丝杠的旋转位置,间接或直接地得到了控制对象的实际位置,因此由PLC控制电机带动编码器再接回PLC这个闭环系统能实现基本的位置控制。松下FP∑晶体管输出型PLC我们选用的是16输入16输出的接口,完全满足我们的控制要求,这款PLC有专门的高速脉冲技术器有高速脉冲计数以及高速脉冲输出功能,利用FP∑的脉冲输出功能,可以控制脉冲串输入形式的电机驱动器,来实现定位控制。专用指令F171SPDH能够根据设置的初始速度、最大速度、加/减速时间以及目标值,自动输出所要求的脉冲,实现梯形升降速的定位控制。专用指令F171SPDH还能实现自动回原点功能。专用指令F172PLSH,可以实现点动JOG的脉冲输出。目标值也可以被设置,以便脉冲输出能在目标值匹配时停下来。当使用脉冲输出功能时,应将相应通道的系统寄存器No.400和No.401设置为不使用高速计数器。我们在设计中使用通道1即X0、X1口作为高速脉冲输入口,连接编码器的A摘要利用PLC的位置控制模式驱动伺服电机,对普通冲床进行改造,实现冲床的自动送料加工。提高了冲床的工作效率,节省了人力,特别是提高了定位的精度,利用了PLC的位置控制模式以及高分辨率编码器实现对位置的精确控制,提高了冲床加工件的精度,而且能自动调整加工件的长度,实现冲床加工的灵活性。关键词PLC,松下交流伺服电机,位置控制,编码器,人机界面AbstractThispaperdiscussesamethodofusingPLCpositioncontrolmodetodriveACservomotorandtransformordinarypunchachievingautomaticfeedprocessing.Thisdesigngreatlyimprovestheefficiencyofthepunch,savingmanpower,inparticulartoimprovetheaccuracyofpositioning,theuseofPLCcontrolmodeandhighresolutionencoderachieveprecisecontrolofthepositionandimprovetheaccuracyofthepunchProcessing,andcanautomaticallyadjustthelengthoftheprocessingconditionstoachievetheflexibilityofprocessingpunch.KeywordsPLC,panasonicACservomotor,positioncontrolmode,encoder,humanmachineinterface冲床自动送料控制系统的设计76工业控制计算机2007年20卷第3期相、B相输出。因此系统寄存器No.400设置为方向判别X0,X1,没有使用X2用复位。通道2即Y3、Y4口为高速脉冲输出口,输出方式为脉冲方向,因此系统寄存器No.401设置为不使用高速计数器。按照改造要求,采用松下的GT01作为人机界面来实现可编程控制。以往的PLC程序不易改变,现在可以通过触摸屏进行参数的重新设定。松下的GT01有专门的图形编辑软件,简单易懂,它把一些基本的常用的图形工具都做成库文件,比如按钮、灯、数据、键盘等等,用的时候直接拖动到编程界面上,然后鼠标双击修改参数就行。一般要修改的参数有按钮的动作寄存器值,以及动作的方式,是置位,复位,还是暂变或者变换状态,还有跳转页面的设定、键盘方式的设定等等,操作比较简便。在计算机上把界面设计好以后可以直接通过串口下载到GT01上,注意下载的时候要先把GT01和PLC连起来,否则会出现传输错误。利用人机界面可将设定区内容如位置控制量、加减速时间、目标速度、起动速度,通过人机交互界面触摸屏进行改变,从而实现一定的柔性。改变以往工作过程改变时PLC程序需要重新编写、下传的局面。人机界面共有三个页面,第一个页面是基本功能由自动/手动切换、前进、后退、冲床启动以及监控、参数设置六个按钮组成。参数设置能跳转到第二页面,内容有间隔设置、速度设置、延时时间设置三个参数设置。监控跳转到第三页面,内容有计数、间隔、以及实时位置三个数据。第二页面有隐藏的小键盘,当要修改数据时,只需单击要修改的数据,小键盘就显示出来,敲入要修改的数据再单击一次数据就完成一次数据修改。3松下交流伺服电机的一些设置松下的伺服电机刚买来时编码器和电源连接线以及伺服驱动器连接线得自己做,其中编码器连接线CNSIG有脉冲增量方式和绝对式两种接线方法,使用脉冲增量方式连接编码器的连接线。伺服驱动器连接器CNI/F50脚信号作为外部控制信号输入、输出。根据控制方式有三种连接方法,分别是位置控制、速度控制和转距控制。我们按照位置控制方式连接伺服驱动器连接器CNI/F。它的接线是PULS1与PLC高速脉冲输出信号Y3相连,PULS2接5V信号,SIGN1接方向信号Y4,SIGN2接5V信号,COM,COM分别接24V电源正负端。SRVON与COM相连。这样,就完成了位置控制模式下的基本连线。其它连线可根据系统的需要进行适当连接。参数设置通过伺服控制器的触摸面板进行,控制方式选择设置为位置控制,转矩限制设置为输入无效,驱动禁止设置为输入无效,指令脉冲输入方式选择设置为脉冲/方向方式,指令脉冲禁止设置为输入无效。每转输出脉冲数置为2500。电子齿轮比可根据实际需要进行设置。由于伺服电机通过联轴器与工作台的滚珠丝杠相连,机械刚性高,将自动增益调整时,机械刚性置为10。增益参数采用自动调整方式按照预定内部设定的模式使电机加速和减速,从所需转矩计算负荷的惯量,然后根据惯量,自动地决定适当的增益。其它参数按出厂时的缺省设置。4PLC程序设计图2程序流程图PLC程序采用梯形图编程,首先要把人机界面的参数数据转换成PLC内部的运算数据,就是把长度值按照比例转换成脉冲数,速度值转换成频率值,然后检测自动还是手动,用中间寄存器R0来表示,R0的状态可以由人机界面改变。然后根据F171原点返回的命令执行,原点返回没有用传感器,而是根据脉冲编码器的监测记录走过的脉冲数量与设定值相等时即让Y2导通,Y2接到X2,X2接收原点到位命令,即只要X2导通,PLC高速脉冲输出就停止脉冲输出。到位后立刻启动冲床R1,然后延时一段时间等冲床返回后进行下一轮动作。手动前进、后退用F172JOG点动命令实现,分别用内部寄存器R11、R12控制,在人机界面编程时选定为暂态模式,即按一下导通一下,实现点动控制。手动冲床还用R1来控制,也是暂态模式。另外还有急停、近原点信号、复位等需要修改寄存器DT90052的相应位来实现。总的来看程序实现还是比较简单的。5结束语改造后的自动送料控制系统位置控制精度高,软、硬件结构简单,安装调试方便,维护工作量少,运行稳定,还增加了人机对话的友善性。参考文献1刘亚东,等.基于PLC的精确位置控制J.机床与液压,200222常斗南.可编程序控制器M.2版.机械工业出版社,20023松下FP系列PLC编程手册4松下GT01人机界面编程手册收稿日期2006.9.6近日,吉林大学汽车工程学院方泳龙教授在接受记者采访时说,国外目前的智能制动控制,已经由ABS发展到TCS牵引力控制系统,又进一步发展到VDC汽车动态控制系统。VDC系统能够把汽车的制动、驱动、悬架、转向、发动机等各主要总成的控制系统,在功能、结构上有机的综合在一起。在系统安装中,增加汽车转向行驶时横向摆动的角速度传感器,通过控制内外、前后车轮的驱动力和制动力,确保汽车行驶的稳定状态。VDC的开发,使汽车的主动安全系统能够在大部分的工作状态下,都能对驾驶员提供主动的行驶安全保证。方泳龙说今后在汽车制动技术方面的研究,是通过CAN总线,把汽车在行驶过程中产生的信息共享,进行整个传动系统的控制。有关专家认为,目前的VDC技术发展有以下趋势进一步开发适应复杂情况的控制软件,对汽车瞬间运动状况进行精确定量分析、计算和控制在原有基础上开发和改进传感器,如零频率响应轮速传感器、横摆动角速度传感器等进一步提高电磁阀的响应速度随着微电子技术的发展,减少控制器的体积和重量,使整车电子控制系统从分散到集成。我国汽车智能制动控制正在向VDC发展77

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