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貨架冷彎機(jī)組系統(tǒng)功能介紹

1系統(tǒng)配置：

貨架冷彎機(jī)組系統(tǒng)由開卷機(jī)、校平機(jī)、切頭焊接機(jī)組、伺服送料機(jī)組、在線沖孔壓力機(jī)、冷彎機(jī)組、定尺飛剪、出料架等基本結(jié)構(gòu)組成，(如圖1所示)。也形成了貨架冷彎組件特有的冷彎成型工藝特點(diǎn)。根據(jù)從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)采集到的數(shù)據(jù)分析，實(shí)際孔位控制精度σ基本穩(wěn)定在±0.15mm以內(nèi)，且孔位誤差符合正態(tài)分布規(guī)律，電氣控制精度確保在一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼脈沖上漂移，從根本上也保障了總長度上的累積誤差很小，基本穩(wěn)定在6σ以內(nèi)。由此也對(duì)貨架組件的冷彎制造工藝提出了更高的要求，并形成了貨架組件特定的冷彎生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備。 

2發(fā)展方向：

伺服系統(tǒng)一般有兩個(gè)發(fā)展方向。一個(gè)是滿足一般工業(yè)應(yīng)用要求，在對(duì)性能指標(biāo)要求不高的應(yīng)用場(chǎng)合，追求低成本、少維護(hù)、使用簡單等特點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品，如變頻電機(jī)、變頻器等。另一個(gè)即是代表著伺服系統(tǒng)發(fā)展水平的主導(dǎo)產(chǎn)品—伺服電機(jī)、伺服控制器，追求高性能、高速度、數(shù)字化、智能型、網(wǎng)絡(luò)化的驅(qū)動(dòng)控制，以滿足用戶較高的應(yīng)用要求。

伺服技術(shù)在冷彎成型設(shè)備中的應(yīng)用涉及到這兩類發(fā)展方向，上位機(jī)的選擇涉及CNC系統(tǒng)或可編程控制器（PLC），并通過伺服系統(tǒng)配置的標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口（如RS-232C、RS-422接口、專用多芯線纜接口等）和專用的局域網(wǎng)接口進(jìn)行系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)傳輸與處理，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)如下功能：運(yùn)用伺服電機(jī)、伺服控制器構(gòu)成的在線伺服裝置實(shí)現(xiàn)在線沖孔準(zhǔn)確定位控制組塊、運(yùn)用變頻電機(jī)、變頻器等構(gòu)成的系統(tǒng)主體傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品在線長度液壓切斷定位控制，貨架冷彎成型設(shè)備的系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)通過人機(jī)對(duì)話的方式來設(shè)置，伺服系統(tǒng)參數(shù)的在線調(diào)試設(shè)定及其自整定功能、系統(tǒng)故障自診斷與分析功能等需要結(jié)合機(jī)組的生產(chǎn)工藝性及其現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)及其處理結(jié)果并結(jié)合選用的上位控制機(jī)系統(tǒng)和軟件配置進(jìn)行設(shè)定和調(diào)試。

3控制算法：

冷彎成型設(shè)備采用從主傳動(dòng)電機(jī)軸端的位置旋轉(zhuǎn)編碼器采集位置和速度信號(hào)，在冷彎型材某個(gè)平面接觸旋轉(zhuǎn)編碼器采樣信號(hào)，構(gòu)成系統(tǒng)主傳動(dòng)交流變頻電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制內(nèi)、外部閉環(huán)速度位置調(diào)節(jié)系統(tǒng)，內(nèi)部速度控制閉環(huán)采用速度實(shí)時(shí)檢測(cè)控制算法。這樣不僅使電機(jī)的低速性能得到進(jìn)一步提高，速度波動(dòng)和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)降到很低，還確保了冷彎成型過程的運(yùn)行穩(wěn)定和速度控制，外部位置控制閉環(huán)采用PID運(yùn)動(dòng)控制算法，確保冷彎成型過程的位置定位控制精度和位置定位效率。

目前應(yīng)用在貨架冷彎成型設(shè)備中的伺服控制器都采用了多種新算法。目前比較常用的算法主要有PID/IPD（比例微分積分）控制切換、前饋控制、速度實(shí)時(shí)監(jiān)控、共振抑制控制、可變?cè)鲆婵刂啤⒄駝?dòng)抑制控制、模型規(guī)范適應(yīng)控制、反復(fù)控制、預(yù)測(cè)控制、模型跟蹤控制、在線自動(dòng)修正控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等；通過采用這些功能算法，可以使伺服控制器的響應(yīng)速度、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和可操作性都達(dá)到了很高的水平，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的全數(shù)字控制。

貨架冷彎成型機(jī)組的系統(tǒng)

1基本組成：

該系統(tǒng)由五部分組成，即計(jì)算機(jī)（PC）或PLC構(gòu)成的上位控制系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)控制卡、交流伺服調(diào)速系統(tǒng)（交流伺服控制器、伺服電機(jī)、相應(yīng)的控制電纜等）、傳感檢測(cè)反饋系統(tǒng)及相應(yīng)輔助執(zhí)行系統(tǒng)。

2工作原理：

上位主控系統(tǒng)與伺服驅(qū)動(dòng)控制卡相連，可以通過數(shù)據(jù)線發(fā)送位置或速度調(diào)節(jié)指令，設(shè)定PID調(diào)節(jié)參數(shù)（程序設(shè)計(jì)過程中將其作開放性設(shè)計(jì)，便于在線作適應(yīng)性調(diào)整），并進(jìn)行數(shù)模（D/A）轉(zhuǎn)換，通過相應(yīng)的控制板卡輸出±10V的模擬信號(hào)并經(jīng)過交流伺服控制器轉(zhuǎn)換后驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)，在電機(jī)軸端裝有增量式旋轉(zhuǎn)編碼器或在被傳動(dòng)的受控物體上設(shè)置測(cè)量輥和增量式旋轉(zhuǎn)編碼器轉(zhuǎn)換裝置，并通過旋轉(zhuǎn)編碼器提供反饋信號(hào)（A、B、IN脈沖）來完成伺服系統(tǒng)的位置半閉環(huán)或封閉環(huán)位置反饋控制系統(tǒng)。位置反饋環(huán)中的傳感元件-增量式光電編碼器將運(yùn)動(dòng)構(gòu)件實(shí)時(shí)的位移（或轉(zhuǎn)角）變化量以A、B相差分脈沖形式長線傳輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)控制站（PC機(jī)或PLC）中進(jìn)行編碼器脈沖計(jì)數(shù)，以獲得數(shù)字化位置、速度等信息，主控上位機(jī)計(jì)算出給定位置與實(shí)際位置（即反饋到的位置）的偏差并根據(jù)偏差范圍采取相應(yīng)的PID控制策略，將數(shù)字控制作用經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換變成模擬控制電壓，并輸出給伺服放大器，終調(diào)節(jié)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)（正、反轉(zhuǎn)和定位停止等），完成期望值的重復(fù)多次定位，在控制原理上實(shí)現(xiàn)小誤差高精度的快速位置定位；輔助執(zhí)行系統(tǒng)完成相應(yīng)的壓力機(jī)工作循環(huán)實(shí)現(xiàn)沖壓工序等。

控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的幾個(gè)主要問題

1輸入信號(hào)的控制精度

增量式編碼器的每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)及測(cè)量輥的圓周長，如：φ90測(cè)量輥配每轉(zhuǎn)輸出1000個(gè)脈沖的光電編碼器與每轉(zhuǎn)輸出2000個(gè)脈沖的光電編碼器之間的差異、φ50測(cè)量輥與φ90測(cè)量輥的控制精度差異；終反映出來的即是每個(gè)輸出脈沖所對(duì)應(yīng)的長度值，即圓周長與每轉(zhuǎn)輸出脈沖數(shù)的比值，盡量選擇比值小的產(chǎn)品。

2輸出信號(hào)的控制精度：

由于測(cè)量信號(hào)滯后和控制傳送滯后、位置環(huán)PID控制算法上的不同，參數(shù)整定所確定的Kp、Ki、Kd及采樣周期T等，在數(shù)字PID調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)中，在過程的開始、結(jié)束或大幅增加設(shè)定值時(shí)，會(huì)產(chǎn)生積分積累，引起系統(tǒng)較大的超調(diào)，甚至振蕩，這對(duì)于伺服電機(jī)的運(yùn)行來說是不利的。

系統(tǒng)的機(jī)械精度控制在一定誤差范圍內(nèi)，電氣控制精度（編碼器脈沖）即可得到提高，魯棒性強(qiáng)，可以在很多場(chǎng)合達(dá)到較高精度位置控制的要求，永磁同步電動(dòng)機(jī)交流伺服系統(tǒng)在技術(shù)上已趨于完全成熟，具備了十分優(yōu)良的低速性能，并可實(shí)現(xiàn)弱磁高速控制，拓寬了系統(tǒng)的調(diào)速范圍，適應(yīng)了高性能伺服驅(qū)動(dòng)的要求。并且隨著永磁材料性能的大幅度提高和價(jià)格的降低，其在工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化領(lǐng)域中的應(yīng)用將越來越廣泛，目前已成為交流伺服系統(tǒng)的主流。