伺服電機(jī)的全自動(dòng)彎管機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、伺服電機(jī)的全自動(dòng)彎管機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)     引言隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，生活水平的不斷提高，在家具業(yè)、空調(diào)制冷、汽車(chē)配件、自行車(chē)業(yè)、衛(wèi)浴設(shè)備等領(lǐng)域?qū)Ω鞣N彎曲成型管件的數(shù)量、規(guī)格的需求都在不斷地增加。而老型彎管機(jī)加工時(shí)，生產(chǎn)效率低，無(wú)法達(dá)到產(chǎn)量和質(zhì)量的同步提高。為了滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)不同彎管的需求，使用全自動(dòng)彎管機(jī)是必然的發(fā)展趨勢(shì)方向。本文介紹一種基于PLC、伺服電機(jī)及其位置/ 速度控制單元、觸摸屏相結(jié)合的全自動(dòng)彎管機(jī)的控制系統(tǒng)。一、全自動(dòng)彎管機(jī)系統(tǒng)的主要功能全自動(dòng)彎管機(jī)彎管的基本結(jié)構(gòu)如圖1 所示，主要由 導(dǎo)模、夾模、輪模組成。當(dāng)管件位于加工工位時(shí)，導(dǎo)

2、模動(dòng)作將管子壓人輪模的凹槽內(nèi)，與導(dǎo)模同側(cè)的夾模壓緊管子并繞C 軸旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生彎曲動(dòng)作，將管子彎曲到預(yù)訂的角度，完成以后夾模和導(dǎo)模松開(kāi)，回復(fù)到初始位置，這樣一個(gè)彎曲動(dòng)作就完成了。由于加工對(duì)象通常都進(jìn)行空間彎管，也就是說(shuō)多個(gè)彎曲并不是都發(fā)生在同一個(gè)平面內(nèi)，而是任意一個(gè)平面內(nèi)可能發(fā)生彎曲（即與所要彎曲的產(chǎn)品有關(guān)），若要發(fā)生空間彎曲，那就要執(zhí)行對(duì)管件的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。因此，整個(gè)彎管過(guò)程主要由直線(xiàn)送進(jìn)、空間旋轉(zhuǎn)、彎曲三個(gè)基本動(dòng)作構(gòu)成。這三個(gè)基本動(dòng)作都是由伺服電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。機(jī)床體的軌道主軸線(xiàn)上設(shè)計(jì)有兩臺(tái)伺服電機(jī)，一臺(tái)用來(lái)驅(qū)動(dòng)束管夾車(chē)體直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)到加工位置，完成直線(xiàn)送進(jìn)，另一臺(tái)則負(fù)責(zé)控制管件旋轉(zhuǎn)角度，彎曲

3、動(dòng)作由另一臺(tái)伺服電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外還需要一些彎管輔助動(dòng)作，如導(dǎo)?；驃A模的夾緊、松開(kāi)、輪模的復(fù)位等動(dòng)作，其輔助動(dòng)作則是由液壓系統(tǒng)來(lái)完成。因此，設(shè)計(jì)彎管機(jī)控制系統(tǒng)的主要任務(wù)就是對(duì)伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制和精確定位。二、彎管機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本文綜合考慮了控制系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、可靠性等因素，該控制系統(tǒng)主要采用PLC、伺服電機(jī)及其位置速度模塊相結(jié)合的控制系統(tǒng)。伺服運(yùn)行程序塊是執(zhí)行電機(jī)伺服動(dòng)作的程序塊，具體動(dòng)作包括束管夾軸線(xiàn)和輪模軸線(xiàn)的定位啟動(dòng)、旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)以及束管夾軸和輪模軸的兩軸直線(xiàn)插補(bǔ)。系統(tǒng)中的每一個(gè)伺服電機(jī)都是通過(guò)PLC 輸出指令到位置單元，再有位置單元輸出相應(yīng)的指令到伺服驅(qū)動(dòng)單元，最后由驅(qū)動(dòng)單元給出伺服電機(jī)的

4、旋轉(zhuǎn)指令，同時(shí)通過(guò)相應(yīng)的檢查傳感裝置把位置信號(hào)反饋給PLC。其中輔助機(jī)構(gòu)則是通過(guò)PLC 給出液壓油量油壓的控制信號(hào)，通過(guò)液壓缸的伸出桿與機(jī)械機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)從而控制導(dǎo)?；驃A模的夾緊與松開(kāi)、輪模的復(fù)位。該系統(tǒng)中的速度/ 位置控制模塊具有強(qiáng)大的定位功能，可以實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)，完成多軸的直線(xiàn)插補(bǔ)或圓弧插補(bǔ)，用戶(hù)可以設(shè)定位置控制、速度控制、速度位置切換控制、位置速度切換控制等控制系統(tǒng)中的任意一種，同時(shí)可以使用多個(gè)定位數(shù)據(jù)執(zhí)行連續(xù)定位控制。三、彎管機(jī)的PLC 程序設(shè)計(jì)該控制系統(tǒng)以PLC 為核心控制單元器，觸摸屏為操作終端。PLC 接受觸摸屏上的操作控制以及電機(jī)的位置信號(hào)和彎曲角度等控制信號(hào)，使伺服電機(jī)及液壓缸按規(guī)定

5、的要求進(jìn)行動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的動(dòng)態(tài)監(jiān)視。根據(jù)實(shí)際的彎管加工工藝要求，彎管機(jī)主要有束管夾開(kāi)與閉、進(jìn)芯、夾模和導(dǎo)模夾緊、彎管、輔推進(jìn)、彎管、退芯、夾模和導(dǎo)模松開(kāi)、彎管臂復(fù)位、輔推復(fù)位、束管夾旋轉(zhuǎn)、進(jìn)料座前進(jìn)等動(dòng)作，考慮到機(jī)械的調(diào)試以及自動(dòng)出錯(cuò)情況，系統(tǒng)帶有手動(dòng)程序。因此， PLC 設(shè)計(jì)分手動(dòng)控制程序和全自動(dòng)控制程序兩部分：手動(dòng)程序主要用于系統(tǒng)的調(diào)整及設(shè)備排查故障、維修，通過(guò)觸摸屏控制各按鈕，使各工序單獨(dú)工作。而全自動(dòng)程序中，在自動(dòng)工作前，必須在觸摸屏中設(shè)置好相關(guān)參數(shù)，以及滿(mǎn)足所需彎管加工工藝要求的程序塊或程序段的選擇。四、人機(jī)界面該系統(tǒng)中采用觸摸屏作為人機(jī)界面，加工數(shù)據(jù)及加工程序段通過(guò)觸摸屏寫(xiě)入C

6、PU 中，同時(shí)在觸摸屏上實(shí)現(xiàn)對(duì)操作的監(jiān)控。在觸摸屏界面中主要有手動(dòng)模式、自動(dòng)模式、程序編寫(xiě)、系統(tǒng)設(shè)置及、PLC 輸入輸出狀態(tài)顯示。手動(dòng)模式界面主要有手動(dòng)操作設(shè)備的各按鈕及其相關(guān)顯示。自動(dòng)模式界面主要用于彎管過(guò)程的工件信息、程序編號(hào)選擇、自動(dòng)運(yùn)行報(bào)警信息、開(kāi)始自動(dòng)模式、當(dāng)前彎管信息等信息。程序編寫(xiě)界面中可以進(jìn)行對(duì)編寫(xiě)好的程序段或程序塊進(jìn)行對(duì)應(yīng)選擇。在系統(tǒng)設(shè)置中在有產(chǎn)品數(shù)據(jù)、XYZ 加工數(shù)據(jù)、YBC 加工數(shù)據(jù)、操作設(shè)定、手動(dòng)調(diào)試、單步運(yùn)行、連續(xù)運(yùn)行、啟動(dòng)模式、循環(huán)、機(jī)器規(guī)格、報(bào)警記錄顯示等界面。各界面之間切換方便、快捷。操作設(shè)定界面用于設(shè)定送料座及輪模動(dòng)作的速度設(shè)定、加速度設(shè)定、油泵開(kāi)關(guān)等。報(bào)警記

7、錄顯示界面顯示故障信息，以利于故障處理。結(jié)束語(yǔ)全自動(dòng)彎管機(jī)是集機(jī)、電、液為一體的自動(dòng)化設(shè)備，本文介紹的采用伺服電機(jī)及其遠(yuǎn)動(dòng)控制單元、PLC 以及觸摸屏等組成的全自動(dòng)彎管機(jī)控制系統(tǒng)，具有經(jīng)濟(jì)性好、可靠性高、自動(dòng)化水平高、易于維護(hù)和再開(kāi)發(fā)等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)客戶(hù)的生產(chǎn)反饋，該控制系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性好，操作精度高，生產(chǎn)效率高，在中小企業(yè)中具有一定的實(shí)用價(jià)值。參考文獻(xiàn)：1 洛經(jīng)備：基于PLC 與步進(jìn)電機(jī)的自動(dòng)彎管機(jī)設(shè)計(jì)，機(jī)電工程，2006.08。2 唐長(zhǎng)平：數(shù)控彎管機(jī)的研究與開(kāi)發(fā)，合肥工業(yè)大學(xué)，2005。3 王文紅、左繼承：PLC 在液壓驅(qū)動(dòng)立體彎管機(jī)中的應(yīng)用，液壓與氣動(dòng)，2006.09。