本实用新型专利属于压力机伺服控制领域,具体地涉及一种伺服压力机控制系统。
背景技术：
近年来，以交流伺服电机驱动成为成形装备发展的一个新方向。在这一背景下，以伺服电机取代普通异步电机，通过螺杆、曲柄连杆、肘杆或其它机构将电机的旋转运动转化为滑块直线运动的伺服压力机取得了长足发展。它不但可以保持机械驱动的优点，而且改变了其工作特性不可调的缺点，使机械驱动的成形设备具备了柔性化、智能化的特点，工作性能和工艺适应性大大提高。
压力机成形技术的关键是关于滑块运动轨迹的控制，也就是要合理、准确的控制带动压力机运动的电机。然而，重载大惯量系统的高速度、高精度运动曲线规划以及低速大扭矩伺服电机的容量等制约了高性能伺服压力机的发展。因此研发高性能的伺服压力机控制系统至关重要，该领域已经成为压力机的研究热点，国内外的企业和研究机构都在积极开展压力机数控化的研究，但国内还未开发出性能成熟的伺服压力机控制系统产品，需进一步的改进完善。
技术实现要素：
本实用新型要解决的技术问题是提供一种伺服压力机控制系统，根据不同的工作情况，满足滑块运动的不同工艺曲线需求，并保证滑块在一定位置的扭矩大小要求。
为了解决上述技术问题，本实用新型采取以下技术方案：
一种伺服压力机控制系统，包括伺服压力机，所述伺服压力机包括伺服电机、伺服控制器、传动机构、滑块、工作台和光栅尺，伺服控制器通过网络与运动控制器通讯连接，该运动控制器上连接有I/O接口模块、操作面板和人机界面，伺服控制器的输入端连接有电容储能装置，伺服控制器的输出端与伺服电机连接，伺服电机与传动机构连接，滑块与传动机构连接，人机界面通过网络与运动控制器通讯连接，运动控制器内设有检测滑块位置量的高速计数模块和模数转换模块。
所述伺服电机还装接有编码器，该编码器与伺服控制器连接。
所述电容储能装置由电源柜、电容柜和控制柜组成，电容柜到设有若干组电容组，每组电容组包括至少两个串联连接的电容器，各组电容组之间并连接，电源柜与电容柜连接并用于对电容组进行充电，控制器与电容柜连接用于对电容柜的用户通信和信号处理操作。
所述电源柜内设有通过线路依次连接的总电源开关、充电电阻箱、预充电接触器、充电电流传感器和防反二极管。
所述光栅尺为绝对值式结构，用于采集滑块的位移量反馈到驱动控制器。
所述运动控制器的输出端口通过电缆与伺服电机的输入端口连接且进行高速串行通讯。
所述操作面板上设置有压力机操作模式选择开关、运行、停止和急停按钮。
所述人机界面安装于操作面板上，包括功能选择界面、滑块调节界面、主机设定界面、动态监控界面、报警信息界面、生产信息界面和调用模具界面。
本实用新型具有以上有益效果：
1、通过运动控制器在线监测滑块，实时显示当前滑块绝对位置值、压力值的真实数据，细微的位置或压力值变化均可监测；位置重复精度0.05mm，压力重复精度0.05%F.S，能满足绝大部分精密压装工艺要求。
2、实现一机多用；生产线转产时，只须调用不同压装程序即可投入生产。
3、能有效提高生产效率，能保证最高的压装精度。
4、各部件之间进行通讯连接，可靠稳定。
5、具有快速充电放电的电容储能，可以实现节能降耗。
附图说明
附图1为本实用新型连接原理示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。
如附图1所示，本实用新型揭示了一种伺服压力机控制系统，包括伺服压力机，所述伺服压力机包括伺服电机、伺服控制器、传动机构、滑块、工作台和光栅尺，伺服控制器通过网络与运动控制器通讯连接，该运动控制器上连接有I/O接口模块、操作面板和人机界面，伺服控制器的输入端连接有电容储能装置，伺服控制器的输出端与伺服电机连接，伺服电机与传动机构连接，滑块与传动机构连接，人机界面通过网络与运动控制器通讯连接，运动控制器内设有检测滑块位置量的高速计数模块和模数转换模块。人机界面和运动控制器之间用工业以太网连接，基于modbus的TCP/IP协议进行数据通讯；I/O接口模块由西门子ET200从站组成，通过RS485标准线和运动控制器连接。人机界面可以设置滑块的速度、行程、工艺曲线，实时显示各重要部件的关键参数。I/O接口模块可以PLC设备连接。
所述伺服电机还装接有编码器，该编码器与伺服控制器连接。该编码器为高精度旋转编码器，伺服电机具有 DRIVE - CLiQ 的串行连接接口，并自带抱闸功能。
所述电容储能装置由电源柜、电容柜和控制柜组成，电容柜到设有若干组电容组，每组电容组包括至少两个串联连接的电容器，各组电容组之间并连接，电源柜与电容柜连接并用于对电容组进行充电，控制器与电容柜连接用于对电容柜的用户通信和信号处理操作。电源柜内设有通过线路依次连接的总电源开关、充电电阻箱、预充电接触器、充电电流传感器和防反二极管。直流母线经过充电电阻箱向超级电容进行充电，避免冲击电流太大损坏设备，充电完成后预充电接触器吸合，切除充电电阻箱，停止充电。通过控制柜，与电容柜进行用户通信，用户可以检测充电电流、放电电流、母线电压、电容柜的工作状态、温度等信号，通过此模块进行系统强制放电，强制停止放电等操作。若系统的能量未释放完，可合上手动释放能量开关，释放剩余的能量。通过预充电、过压等电压值调节面板，用户可以设定预充电电压值和过压放电值。
所述光栅尺为绝对值式结构，用于采集滑块的位移量反馈到驱动控制器。光栅尺设置在伺服压力机机架上。
所述运动控制器的输出端口通过电缆与伺服电机的输入端口连接且进行高速串行通讯。
所述操作面板负责伺服压力机的现场操作，操作面板上设置有压力机操作模式选择开关、运行、停止、急停按钮等。人机界面安装于操作面板上，包括功能选择界面、滑块调节界面、主机设定界面、动态监控界面、报警信息界面、生产信息界面、调用模具界面。
本实用新型中，1、以操作面板、人机交互界面作为人机交互平台的上位机系统。整理数据参数后利用串口或者网络通信传给上位机（如计算机），由上位机解释译码，最后显示在操作界面上。方便加工人员直观的观测机器设备加工状态，同时可以利用人机界面实时的更改加工工艺参数，使整个伺服压力机的操作可视化，更具人性化。
2、以运动控制器为核心的下位机系统。主要完成伺服压力机的逻辑控制、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，下位机根据检测参数情况实时调整控制策略，形成一个闭环控制系统，并实时检测压力、载荷变化、床身变形等情况。
在滑块行程范围内安装高精度光栅尺，对滑块运动位移和速度进行检测，随时监控滑块位置，组成一个以光栅尺检测为核心的全闭环的信息控制系统，使成形更稳定、更精确、始终将下死点控制在±0.05mm以内。在曲柄上通过光电编码器对曲柄的角位移和角速度进行检测来构成闭环系统。用户可通过操作面板的按钮对压力机进行操作，通过上位机界面进行压力机的设置、调试和检测，并进行实时的显示。
本实用新型在应用时，需要先对储能电容装置充满电，确保伺服压力机在工作过程中车间电网不产生大的压降。接着在操作面板上选择工作模式，将人机界面的生产参数（如位置、速度、转矩大小、运动工艺曲线等）下载到运动控制器中。压力机在工作时伺服电机以大启动转矩由零速加速旋转，通过机械传动机构带动滑块运动，伺服电机在启动加速过程中提供的能量存于系统转动惯量。压力行程时，电机全速降，释放此能量，实施冲压。单次状态下，当滑块靠近上死点时，伺服电机减速，制动器实施制动，滑块停在上死点，完成一个工作循环。伺服电机上的编码器时刻反馈该伺服电机的当前位置、速度，通过伺服驱动器反馈到运动控制器中。同时光栅尺时刻将滑块的当前位置到运动控制器，运动控制器对系统的各类信息进行动态计算、统计分析、处理，以脉冲信号的形式输出控制指令给伺服控制器，伺服控制器控制伺服电机工作，伺服电机带动传动机构运动，从而实现伺服压力机的压力动作。
需要说明的是，以上所述并非是对本实用新型技术方案的限定，在不脱离本实用新型的创造构思的前提下，任何显而易见的替换均在本实用新型的保护范围之内。