折弯机智能控制系统的设计

折弯机智能控制系统的设计

1折弯成形的目折叠机用于制造体积大、外形精度要求高的可变曲线，并具有较大的弯曲半径。型材拉弯是在型材预拉伸至材料屈服极限值时加载弯曲并保持一定的轴向拉力,使之压入模具的型槽内而成形的弯曲过程。卸载后拉弯型材会出现曲率半径回弹及角度回弹现象,为了有效防止材料的回弹变形,折弯成形是在精确控制工件的应力、应变以及应变速度下成形的。在大量的工程实践中,折弯工艺取得了较为迅猛发展,因而,对实现折弯过程的折弯机提出愈来愈高的要求,除实现折弯生产过程自动化外,要求控制系统具有较高的智能化功能,同时还应具有较高的可靠性,简便的操作方法和良好的性价比。本文以转台工作方式为例进行说明。转台方式下主要工作构件包括转台、拉伸装置和侧压装置三部分。(1)公车转平台绕Z2轴C2方向旋转(X2()2Y2坐标系),控制参数为角位移θ、角速度ω和转动力矩M。由液压马达驱动。(2)主拉力缸补拉伸夹头控制主拉伸夹头控制参数为拉力P1、位移X1、工作速度V,(X1O1Y1坐标系)。由主拉力油缸实现。补拉伸夹头控制参数为补拉力P2。由补拉力油缸实现。(3)和y2方向上的2油缸配合动作侧压块控制参数为压力F、切线位移X2、法线位移Y2、工作速度(X2O2Y2坐标系)。由分别安装在X2和Y2方向上的两个油缸配合动作实现上述的准确控制。在X1O1Y1和X2O2Y2各坐标系内部的运动轨迹,可实现两座标的直线或圆弧插补运动,而坐标系之间,各物理参数(如拉力)的加载和卸载,运动的开始和停止,各参数之间具有严格的时序关系,只有实现正确的过程控制,才能保证折弯工件的加工质量。2控制方式单一。在网络为了充分发挥工控机计算能力强、处理速度快和PLC抗干扰能力强、可靠性高、模块化、可扩展性好、安装维护方便的优点,控制系统采用了分布式控制方式。上位机采用工业控制机(ADVANTECH610),下位机采用两台可编程序控制器PLC(欧姆龙公司CQMlH和CSlC),一台用于模拟量控制及高速计数,一台用于开关量控制。由于工控机及PLC均具有很强的通信功能,因而,可以实现PLC与工控机、PLC与PLC之间的通信联网,组成一种多功能智能化的综合控制机,如图2所示。(1)主机工业控制系统的主要任务拉头等数字模件包括N、G、M、XYZ、IJK、S、T、L(力)、E(加速度)、F(进给速度)、H(文件名)、D(对象,D00表示主拉头,D01表示侧压块,D02表示补拉头)、BR、CR等。处理对理论控制数据进行处理,其主要内容包括轨迹转换和速度值计算,工艺参数的在线修正等。加工过程内容按照曲线类型进行实时插补运算,控制侧压头按指定轨迹运动,完成加工过程。也可以根据模具装夹位置及材料长度和模具几何形状,得到侧压头插补离散数据文件,以离散数据文件的形式进行实时插补运算。流程控制和管理向PLC发送控制指令,并接收PLC反馈信息,实时数据及状态信息汇集及处理,控制参数和状态的显示等。(2)机构的控制①接收工控机的指令,完成对折弯机各执行机构的控制。②实时采集现场数据和状态信息,传送给工控机。③可根据操作面板各开关量的输入状态,直接完成开关量输出控制。(3)轴主导/补拉伸油缸、2轴方向侧压缸的压力和位移①主/补油缸的拉力、位移;②转台的转角;③X2轴方向侧压缸的位移;④Y2轴方向侧压缸的压力和位移;⑤主/补拉伸油缸、X2轴方向和Y2轴方向侧压缸的极限;⑥主/补拉伸油缸、X2轴方向和Y2轴方向侧压缸及转台等的比例阀故障报警。(4)拉弯机控制系统的监控和操作①夹头的夹紧与松开;②主/补拉缸的前进、后退与停止;③转台的正转;反转与停止;④侧压缸Y轴方向的前进、后退与停止;⑤侧压缸X轴方向的前进、后退与停止。这些监控点和面板操作点的开关量通过PLC的开关量输入/输出模块进行监控和操作,模拟量中的力和压力通过力变送器输入PLC的模拟量输入通道。位移则被转化为位移传感器的脉冲信号输入PLC的高速计数单元,进而与PLC建立了变量和逻辑位的链接,实现了整个拉弯机控制系统的实时监控与操作,构成对整个系统的监控。本系统共有17个信息模块。其中5个开关量输入模块,4个开关量输出模块,5个高速计数器模块,1个模拟量输入模块,2个模拟量输出模块。3plc和上位机通讯在系统中,PLC与工控机的通讯有两条途径:利用PLC的中央处理单元上的RS—232C端口,通过计算机的串行通讯口(COM1和COM2)实现和上位机的通讯,主要用于实现PLC的编程、参数设定等;利用中央处理单元所对应的链接单元CQnlH—CLK21和CSlW—CLK21,通过ControllerLink网络支持板卡(3G8F5—CLK21—E)实现PLC和上位机的高速数据链接。因此,控制系统软件分为PLC程序设计和数据实时通讯控制两部分。(1)plc的监控和测试用OMRON公司的CX—ProgrammerV2.1编程软件进行程序设计,该软件可以实现的功能有:梯形图或语句表编程;编译检查程序;数据和程序的上传、下载及比较;对PLC的设定区进行设置;对PLC的运行状态及内存数据进行监控和测试;打印程序清单等文档;文档管理等。转台工作方式下成形工件的简要工作流程为:夹紧工件(夹头夹紧)→缠绕(即靠模)加预拉力至屈服值→加载(包括主拉方向和侧压方向)→补拉→卸载→夹头松开→取出工件。本系统根据执行机构的特点和→工艺要求,在组织模块中,调用各个不同的执行机构,控制系统流程图如图3所示。(2)柔性数据上传利用通信协议—工厂接口网络服务(FactoryInterfaceNetworkServiceFINS),实现ControllerLink网络上的各节点之间的数据通信。ControllerLink支持在PLC之间及PLC和上位机之间的自动数据链接,也可使用信息服务进行可编程的数据传送,可得到高容量,柔性数据链接及高容量的数据传送。它也可以使用CX—Programmer设置通信参数。FINS为指令/响应系统,其格式如图4所示。在VC程序中可以使用FINS指令方便地实现对PLC的控制,图5是FINS指令的一个实例。其中指令代码0102表示存储区写(MemoryAreawrite),是一个CPU—UNIT指令;82为存储区代码,表示DM存储区(80代表CIO);开始地址使用十六进制,000A00表示001000;数量为两个字节。完整的FINS指令就是010282000A000002AAAA4444,如果CPU—UNIT的对等地址为0.0.0,那么向地址0.0.0中输入该指令就表示向以DM001000开始的两个字中写入数据AAAA4444。以下为该指令在VC中的实现程序代码:5系统开发特色程序本系统对发展先进的折弯机工艺有积极的推动作用,本系统具有以下几个特点:(1)系统所开发的PL