一种AC伺服压力机控制系统的制作方法

本发明涉及一种AC伺服压力机控制系统，适用于电气控制领域。

背景技术：

制造业是社会物质文明发展的基础，并直接影响到国民经济的发展，而国家的装备制造业的整体能力和发展水平体现了国家的经济实力、国防实力和综合国力，也决定了国家在全球经济形势中的竞争地位和竞争能力。由于装备制造业承担着为国民经济各个行业提供装备的重任，因此装备制造业的技术发展也会带动其它产业的发展，推动其它产业的产业升级。

成形机械是制造业的重要的装备，而机械压力机是成形机械中的不可缺少的重要组成部分，扮演着举足轻重的角色。基于交流伺服电机的数字化重载机械驱动技术，是高新技术(信息技术、自动控制，现代电工、新材料等)与传统的机械技术的结合，利用该技术进行机械压力机的开发，可以大大提高压力机的可操作性、可靠性和智能化水平。

锻压生产装备在制造业中占有举足轻重的地位，广泛地应用在各个行业的生产制造中。伴随着精密成型、少无切削技术的发展，锻压生产在汽车工业、国防、航空航天以及其它各种装备制造业中的作用显的越来越重要。锻压设备是装备制造业的一大类工作母机，在各个机床中占有较大的比例，按20世纪90年代中期统计数据全世界主要机床生产国中，锻压机床的产值占所有各类机床产值的30%左右。锻压设备的技术水平、生产能力和自动化程度直接影响着我国工业、农业、国防、航空航天等行业的发展和技术进步，传统的加工单一品种的刚性生产线显然己不适应现代化发展进程和市场形势发展的要求，具有高柔性和高效率的自动化锻压设备，成为世界冲压技术及装备发展的主要潮流。

随着计算机技术、自动化控制技术、网络通信技术和新材料技术的发展，研究开发新型的锻压设备，提高锻压设备技术性能、产品质量、生产能力和自动化程度，对于加快我国装备制造业的发展，促进工业、农业、国防和航空航天等行业的技术进步和现代化进程，具有重要的意义。同时，随着制造业国际化进程的快速发展，世界装备制造业的中心向中国转移。通过提高我国锻压设备的产品质量和技术水平，不但可以促进我国装备制造业和国民经济的发展，满足国家建设和发展需要，而且还可以减少进口，增加出口，对促进我国向装备制造业强国迈进，都具有重要的意义。

AC伺服电动机直接驱动曲柄压力机由于利用数控装置控制伺服电机的运动，实现为各种冲压工艺设定最合适的滑块运动模式，且数控机床仍然保持了作为母机的高刚性、高精度和高做功能力，又具有液压机良好的柔性和工艺适应性。根据新型交流伺服驱动机械压力机新型机构设计、制造特点，致力于解决其数字化智能控制等关键技术问题，开发出系列化产品，形成一定生产能力。

技术实现要素：

本发明提供一种AC伺服压力机控制系统，对交流伺服压力机机械结构进行数控系统系统开发，并对AC伺服数控压力机总体控制系统组成方案进行设计，该系统的设计比较合理，技术先进，精度高，稳定性能良好，具有良好的实时性、稳定性，且具有较强的抗干扰性和可靠性。

本发明所采用的技术方案是：

AC伺服压力机控制系统主要由三大部分组成，包括机械动力系统、电气系统、数控系统组成。数控系统主要有人机交互平台和数控装置组成，整理数据参数后利用串口或者网络通信传送给上位机，由上位机解释译码，最后显示在上位机操作界面上。以数控装置为核心的下位机系统主要完成压力机的逻辑控制、故障处理与程序执行、与上位机的实时通讯，同时完成压力机滑块的运动控制，采用交流伺服电机作为执行元件，通过对电机转角和转速的控制，实现滑块精确定位和变速驱动。

所述机械动力系统中，机床主传动系统采用肘杆机构，结构简洁、尺寸小、易于制造、刚度高，可以看出设计的肘杆机构具有很大的传动比和良好的急回特性，保证了载荷的有效传递和压力机的工艺性能。在机械系统的运动链中AC伺服电机通过同步带和一级齿轮传动带动曲柄运动，目的在于减少肘杆机构的传动比，同时增大驱动力矩，并保持系统一定的惯性。

所述电气系统采用工控机加PLC的控制方案，主要由以下几个部分组成:控制器、伺服电机和驱动器、滑块位置检测与行程保护、滑块气动平衡装置控制、曲柄角度检测装置、液压过载保护控制、机床操作面板、模高调节检测及其控制界面和安全检测装置等。工控机用于运动控制参数的设置和显示功能，可以实现复杂的数据计算和大量的数据出理，容易实现比较复杂的控制算法。

所述电气控制系统主要由工控机、显示器、键盘/鼠标、PLC、伺服电机和驱动器组成，分别利用光栅尺和光电编码盘实现滑块位置检测、行程保护和曲柄角度的检测，光电安全保护装置实现安全检测装置，通过压力继电器实现液压过载保护控制。根据控制功能的不同可以划分为上位机系统和下位机系统。其中上位机系统由工控机、显示器和键盘/鼠标组成，利用串口或者并口通信完成上位机和下位机的数据通信。下位机系统由PLC为核心控制器、伺服电机和驱动器组成，主要实现滑块的运动控制和附属控制。

所述滑块运动控制系统主要由PLC一轴脉冲输出、伺服电机、伺服驱动器以及位移传感器(光栅尺)组成，通过位置反馈，实现闭环控制。

本发明的有益效果是：控制系统有极好的动态特性，可以实现复杂的数据计算，系统性能更加强大，可以实时检测气压油压变化，载荷变化、床身变形，及时处理故障，且系统工作可靠，具有良好的实时性、稳定性和抗干扰性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的总体控制系统。

图2是本发明的电气系统。

图3是本发明的电气控制系统。

图4是本发明的滑块运动控制系统。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，机械动力系统中，机床主传动系统采用肘杆机构，结构简洁、尺寸小、易于制造、刚度高，可以看出设计的肘杆机构具有很大的传动比和良好的急回特性，保证了载荷的有效传递和压力机的工艺性能。在机械系统的运动链中AC伺服电机通过同步带和一级齿轮传动带动曲柄运动，目的在于减少肘杆机构的传动比，同时增大驱动力矩，并保持系统一定的惯性。

如图2, 电气系统采用工控机加PLC的控制方案，主要由以下几个部分组成:控制器、伺服电机和驱动器、滑块位置检测与行程保护、滑块气动平衡装置控制、曲柄角度检测装置、液压过载保护控制、机床操作面板、模高调节检测及其控制界面和安全检测装置等。工控机用于运动控制参数的设置和显示功能，可以实现复杂的数据计算和大量的数据出理，容易实现比较复杂的控制算法。

如图3，电气控制系统主要由工控机、显示器、键盘/鼠标、PLC、伺服电机和驱动器组成，分别利用光栅尺和光电编码盘实现滑块位置检测、行程保护和曲柄角度的检测，光电安全保护装置实现安全检测装置，通过压力继电器实现液压过载保护控制。根据控制功能的不同可以划分为上位机系统和下位机系统。其中上位机系统由工控机、显示器和键盘/鼠标组成，利用串口或者并口通信完成上位机和下位机的数据通信。下位机系统由PLC为核心控制器、伺服电机和驱动器组成，主要实现滑块的运动控制和附属控制。

如图4，滑块运动控制系统主要由PLC一轴脉冲输出、伺服电机、伺服驱动器以及位移传感器(光栅尺)组成，通过位置反馈，实现闭环控制。