Ứng dụng của hệ thống AC Servo trong dây chuyền tạo hình cán nguội
|
Sự ra đời của quy trình đột lỗ trước và công nghệ cắt dừng thủy lực trong dây chuyền sản xuất nguội của cột giá không chỉ mở rộng phạm vi thiết kế và độ chính xác sản xuất của hình dạng mặt cắt ngang của cột giá mà còn đáp ứng các yêu cầu của thiết kế và lắp ráp hệ thống kết cấu thép giá, và tối ưu hóa Cơ chế cấu tạo của kết cấu thép giá kệ, đặc biệt là khi hệ thống kho XNUMX chiều ra đời và phát triển rộng rãi ở nước ta, đặt ra yêu cầu cao về độ chính xác của vị trí lỗ và kiểm soát độ dài của cột kệ. |
1.2 Bài báo này phân tích và thảo luận về các thiết bị điều khiển trước khi đột lỗ và cắt thủy lực của dây chuyền sản xuất uốn nguội cột kệ nhập khẩu sử dụng nguyên tắc điều khiển AC servo, và cố gắng đạt được mục đích và yêu cầu của việc kiểm soát độ chính xác vị trí cao trong nhiều loại lạnh dịp uốn. Khuyến khích đồng nghiệp.
2. Nguyên lý hoạt động của dây chuyền định hình uốn nguội kệ
2.1 Quy trình sản xuất cơ bản và thành phần thiết bị của dây chuyền cán nguội giá kệ:
2.1.1 Quy trình sản xuất chung của các thành phần giá thể là: mở, san phẳng, cấp liệu servo, đục lỗ, định hình, cán, nắn, cắt theo chiều dài, đóng gói, xử lý sau phun, v.v …;
2.1.2 Các thiết bị tương ứng là: lò hơi, máy san phẳng, thiết bị cấp liệu servo, máy ép, máy cán uốn nguội thiết bị cắt thủy lực đầu thẳng và máy đóng kiện trạm thủy lực hoặc các thiết bị phụ trợ khác + hệ thống điều khiển điện, v.v.
2.2 Nguyên tắc cơ bản của hệ thống điều khiển AC servo của dây chuyền tạo hình cuộn nguội trên kệ:
Như hình 1.
2.3 Hệ thống bao gồm năm phần, đó là máy tính, thẻ điều khiển ổ đĩa servo, hệ thống điều khiển tốc độ phần mềm AC, phát hiện và phản hồi cảm biến, và hệ thống thực thi hành động chính phụ trợ. Chương trình điều khiển chính chỉ vài trăm K, chạy dưới hệ điều hành DOS, máy vi tính điều khiển chính được kết nối với thẻ điều khiển ổ đĩa servo thông qua cổng in LP1, và gửi lệnh vị trí hoặc tốc độ thông qua đường dữ liệu, điều chỉnh thích ứng hoặc cài đặt các thông số điều chỉnh PID, xem Sau hình vẽ và thực hiện chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự, xuất tín hiệu tương tự ± 10V thông qua bảng điều khiển tương ứng và điều khiển động cơ servo sau khi được khuếch đại bởi bộ khuếch đại AC servo. Hệ thống phản hồi điều khiển vị trí bán vòng kín hoặc vòng kín được tăng bởi động cơ thân cây kết thúc. Bộ mã hóa quang điện định lượng cung cấp tín hiệu để hoàn thành phản hồi vị trí của hệ thống servo vị trí. Phần tử cảm biến trong bộ mã hóa quang điện gia tăng vòng lặp phản hồi vị trí truyền các thay đổi dịch chuyển theo thời gian thực của các bộ phận chuyển động đến vị trí dưới dạng các xung vi sai pha A và B. Việc đếm xung mã hóa được thực hiện trong trạm điều khiển để thu được thông tin vị trí số. Sau khi máy vi tính điều khiển chính tính toán độ lệch giữa vị trí đã cho và vị trí thực tế, chiến lược điều khiển PID tương ứng được thông qua theo phạm vi độ lệch và chức năng điều khiển kỹ thuật số được chuyển đổi thành tương tự thông qua chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự. Kiểm soát điện áp và xuất nó đến bộ khuếch đại servo, và cuối cùng điều chỉnh chuyển động của động cơ, hoàn thành giá trị mong muốn của điều khiển định vị phản hồi vòng kín lặp đi lặp lại và nhận ra lỗi nhỏ và định vị vị trí chính xác cao trong nguyên tắc điều khiển; sau đó chương trình điều khiển chính đưa ra hoạt động của hệ thống thực hiện hành động chính phụ trợ Lệnh hoàn thành hành động phanh cơ cụ thể, chuyển động bấm lỗ, chuyển động cắt dừng thủy lực, v.v.
2.4 Các đặc điểm chính của thiết bị này: chi phí đầu tư một lần cao, công suất servo AC lớn có những hạn chế nhất định, nhưng chi phí vận hành sau này thấp, đặc biệt là tỷ lệ năng suất cao của các thành phần kệ, độ chính xác của sản phẩm cao, phạm vi ứng dụng rộng và được bổ sung cao. giá trị sản phẩm đầu ra .
3. Phân tích và nguyên lý làm việc của thiết bị cấp liệu và đột lỗ tự động
3.1 Thiết bị cấp liệu tự động của quá trình đột lỗ trước của dây chuyền sản xuất uốn nguội của cột kệ được cấu tạo bởi một cặp con lăn dẫn hướng φ75 trên và dưới. Công suất chính đến từ động cơ AC servo, động cơ này dựa vào ma sát giữa tấm vật liệu và các con lăn dẫn hướng trên và dưới. Lực ăn, các lỗ phân phối thép dải của cột kệ được dập trên máy ép. Thiết kế chính được thể hiện trong Hình 2. Thiết bị này ban đầu được thiết kế như một hệ thống điều khiển servo 3.7KW của Prouder, Hoa Kỳ. Sau đó, do sự phát triển của các sản phẩm mới, tải truyền tải công việc được tăng lên, và Theo nguyên lý làm việc được thể hiện trong Hình 2, điều khiển vị trí giữa phần điều khiển nguồn và điều khiển AC servo chủ yếu được thực hiện bằng tín hiệu tương tự ± 10V , không có giới hạn nguồn trên hệ thống AC servo và về nguyên tắc, nó có thể được thay thế. Đây là bộ điều khiển servo AC hỗ trợ và động cơ servo AC của mô hình bộ khuếch đại servo 5KW MR-J2S-series của Mitsubishi Corporation, và theo yêu cầu về độ chính xác sản xuất của các thành phần kệ tương ứng và việc xác định độ chính xác của điều khiển servo: ± 0.1, thì tỷ lệ giữa chu vi của con lăn đo với dải chính xác đo là khoảng: 1178. Nên sử dụng bộ mã hóa quay trên 1200PPR và có thể đạt được tốt các yêu cầu về kiểm soát độ chính xác vị trí trong bốn năm ứng dụng sau đó.
3.2 Hệ thống servo Mitsubishi MR-J2 có các đặc điểm là khả năng đáp ứng của máy tốt, ổn định ở tốc độ thấp và điều chỉnh trạng thái tối ưu kể cả hệ thống cơ khí. Đáp ứng tần số tốc độ trên 550HZ, rất thích hợp cho các trường hợp định vị tốc độ cao. Đối với thiết bị có tỷ lệ mômen quán tính tải tăng và độ dẻo dai kém.
3.3 Thiết bị cấp liệu tự động chủ yếu có cấu tạo như hình 3. (1) Cảm biến quang điện 1 # chủ yếu cấp liệu trở lại trạng thái của dây đai thép đi vào vùng làm việc của máy ép, chẳng hạn như: thừa nguyên liệu, thiếu nguyên liệu , Vân vân.; ⑵ Động cơ servo được dẫn hướng xuống dưới thông qua bánh hộp Con lăn cấp liệu truyền sức mạnh truyền tải. Các bánhtỷ số truyền hộp i và tốc độ động cơ xác định tốc độ cấp liệu và định vị của hệ thống; (3) Bộ mã hóa quay đo tín hiệu vị trí được truyền bởi con lăn dẫn hướng phía trên thông qua chuyển động với vật liệu tấm. ⑷ Phanh cơ nhận ra vị trí Vị trí phía sau được cố định; ⑸ cảm biến quang điện 2 # nhận ra việc truyền tín hiệu vị trí theo yêu cầu của điều khiển công việc của máy ép; ⑹ khuôn trên và khuôn dưới nhận ra sự đột lỗ của vị trí lỗ; cần phải có sự phù hợp về trọng tải đột dập của máy dập, sự phù hợp về độ chính xác của máy công cụ hoặc khuôn, v.v.
3.4 Giá trị bước nạp cụ thể của mỗi khuôn được xác định bằng cách PC cài đặt số xung đếm tương ứng hoặc so sánh giá trị chuyển đổi độ dài và được điều phối bởi phản hồi đo thụ động của bộ mã hóa góc được kết nối với con lăn dẫn hướng phía trên, để nhận ra NS dập Nguồn cấp dữ liệu bước có thể điều chỉnh, độ chính xác cao và không có lỗi tích lũy dập của vật liệu tấm. Lỗi tích lũy được xử lý bằng thuật toán bù lỗi được thiết lập trong chương trình hoặc hiệu chỉnh thủ công để đảm bảo khoảng cách lỗ chất lượng cao của cột kệ. Thực tiễn đã chứng minh rất thiết thực.
3.5 Thiết bị cấp liệu tự động trong hệ thống thiết bị đã khắc phục được những khuyết điểm của việc cấp liệu thủ công cột kệ thép đai dẹt mở sẵn. Nó có các đặc điểm của hoạt động đơn giản, công việc đáng tin cậy và độ chính xác điều khiển cao. Nó có thể cải thiện rất nhiều năng suất lao động. Nó có thể đạt được 70 lần với tốc độ cao và độ chính xác cao. Tần số làm việc có thể được chia thành hai phần, và áp suất làm việc có thể đạt trên 2500KN, có thể tạo thành một hệ thống hoạt động độc lập.
4. Phân tích và nguyên lý làm việc của thiết bị cắt kệ
4.1 Nguyên tắc kiểm soát cơ bản giống nhau và dùng chung một hệ thống thống nhất. Đặc điểm của nó là: tín hiệu số của vị trí lỗ trên cột kệ được đo bằng công tắc quang điện phản xạ. Tại một số lỗ nhất định, chương trình điều khiển chính bên trong chuyển đổi chế độ đo số lỗ sang chế độ đo chiều dài, và tương tự như vậy, hoàn thành phản hồi vị trí và điều khiển vị trí của hệ thống servo vị trí. Máy vi tính điều khiển chính sẽ tính toán độ lệch giữa vị trí đã cho và vị trí thực tế và điều chỉnh kịp thời. Động cơ servo AC di chuyển và hoàn thành việc định vị giá trị mong muốn, chuyển động chính dừng lại và dẫn thiết bị cắt thủy lực để điều khiển điện từ van để tạo ra trình tự công việc bị cắt bỏ;
4.2 Sự khác biệt chính giữa chế độ điều khiển cắt thủy lực và chế độ điều khiển cắt bay: ①Độ chính xác điều khiển của cắt thủy lực cao và độ chính xác điều khiển cao nhất là: ± khoảng 0.1mm và không có sai số tích lũy, đó là chủ yếu phản ánh trong bộ mã hóa quang điện gia tăng thụ động Yêu cầu trình tự điều khiển và độ chính xác cao, thiết bị đầu tư một lần là cao; nhưng năng suất lần đầu cao, tỷ lệ sử dụng vật liệu cao, điều khiển cắt bay cần tăng thiết bị theo dõi và thiết lập lại, hệ thống điều khiển tương đối đơn giản; ②Trong nguyên tắc điều khiển, cắt dừng thủy lực là độ chính xác kiểm soát tuyệt đối, không có sai số chênh lệch tốc độ, v.v., cắt bay là độ chính xác kiểm soát tương đối, là sai số tương đối giữa vị trí cắt và chuyển động của phôi, do sự không chắc chắn của quy luật vận hành tốc độ hoặc sự dao động của điện trở tổ máy và tải trọng công việc. Tốc độ chuyển động chính của điều khiển cắt bay tương đối không đổi, có lợi cho việc cài đặt và điều chỉnh các thông số hoạt động của thiết bị hàn hỗ trợ. Đường cong chuyển động chính của chế độ điều khiển cắt dừng bằng thủy lực phức tạp hơn và tốc độ cao Các trạng thái dừng chuyển động và chuyển đổi tốc độ thấp đôi khi có thời gian hiệu chuẩn dài; ④ Hiệu quả sản xuất rất khác nhau, và hiệu quả sản xuất của máy cắt bay cao, và dễ dàng thực hiện kiểm soát sản xuất; ⑤Các yêu cầu về bảo trì thiết bị và kiểm soát vận hành khá khác nhau. ⑥Chế độ cắt bằng thủy lực có lợi hơn trong việc giải quyết các khuyết tật cắt như biến dạng cắt và sự phục hồi của các biên dạng nguội. Tóm lại, cần xây dựng và lựa chọn các chế độ vận hành điều khiển thiết bị hợp lý theo đặc tính của sản phẩm nguội nhằm thu được lợi ích tối đa.
5 Một số vấn đề chính trong thiết kế hệ thống điều khiển
5.1 Độ chính xác điều khiển của tín hiệu đầu vào: Tỷ lệ giữa chu vi của con lăn đo với dải chính xác đo cuối cùng xác định độ chính xác điều khiển sản xuất của sản phẩm. Nên chọn sản phẩm có tỷ lệ càng lớn càng tốt, và nên chọn vật liệu trục đo thích hợp và phần tiếp xúc giữa trục đo và bộ phận được tạo hình nguội. Giảm chấn và hệ số đàn hồi để tăng hệ số ma sát và áp suất tiếp xúc để tránh sai số trượt trong quá trình đo.
5.2 Độ chính xác điều khiển của tín hiệu đầu ra: Sự khác biệt trong thuật toán điều khiển PID vòng lặp vị trí xác định độ chính xác điều khiển và kết quả thu được bởi điều khiển PID. Ví dụ, phương pháp giải pháp có một phương pháp đáp ứng bước, và ba đặc điểm hành động được thông qua theo các đặc điểm kiểm soát: 1), chỉ Có kiểm soát tỷ lệ; 2), điều khiển PI; 3), điều khiển PID; và thực hiện tính toán PID theo hình dạng tốc độ và công thức tính chênh lệch giá trị đo, đồng thời thực hiện tính toán và điều khiển hành động tích cực và tiêu cực theo các yêu cầu độ chính xác tương ứng.
5.3 Hiệu chỉnh các thông số hệ thống PID: Máy vi tính điều khiển chính gửi các thông số PID đến thẻ điều khiển để xem các thông số đã cho có đáp ứng các yêu cầu của hệ thống điều khiển hay không. Quá trình này cần được thực hiện bằng cách điều chỉnh tham số. Nhiệm vụ chính của điều chỉnh tham số là xác định K, A, B và khoảng thời gian lấy mẫu Timer. Hệ số tỷ lệ K tăng, do đó hệ thống truyền động servo nhạy và phản hồi nhanh hơn. Tuy nhiên, nếu quá lớn sẽ gây ra dao động và thời gian điều chỉnh sẽ lâu hơn; hệ số tích phân A sẽ tăng lên, Nó có thể loại bỏ sai số trạng thái ổn định của hệ thống, nhưng độ ổn định bị giảm; bộ điều khiển vi sai B có thể cải thiện các đặc tính động lực học, giảm độ vọt lố và rút ngắn thời gian điều chỉnh Bộ định thời. Quá trình điều chỉnh cụ thể cần cải thiện thuật toán điều khiển và phương pháp điều chỉnh tham số của thiết bị PID của vòng lặp vị trí kỹ thuật số để hình thành các thông số thích ứng tại chỗ và cài đặt điều chỉnh thực tế tại chỗ, và đặt chúng riêng biệt theo các sản phẩm hoặc tải khác nhau điều kiện, nếu không sẽ dễ dàng hình thành quá trình kiểm soát vị trí. Hiện tượng dao động. Như được hiển thị trong bộ điều chỉnh mở trong chương trình thiết kế.
5.4 Độ chính xác cơ học của hệ thống được kiểm soát trong một phạm vi sai số nhất định và độ chính xác điều khiển điện có thể được cải thiện. Kết hợp với hệ thống truyền động AC servo hiệu suất cao, nó có thể đáp ứng yêu cầu điều khiển vị trí chính xác cao trong nhiều trường hợp, đồng thời cũng nâng cao hiệu quả của việc định vị vị trí. Và độ chính xác.
5.5 Chương trình chính là hệ thống điều khiển AC servo dựa trên nền tảng phát triển PC. Các chức năng chính là: đối thoại giữa người và máy để điều chỉnh dữ liệu sản xuất sản phẩm, cài đặt thông số thiết bị và cài đặt thông số PID, v.v.; để nhận ra quá trình truyền và xử lý dữ liệu giữa PC và các mô-đun, và thuật toán điều khiển PID vòng lặp vị trí và điều khiển chuyển động của động cơ servo, nhận ra hoạt động của các thiết bị liên quan khác nhau, v.v. Những điều khác như: cài đặt và điều chỉnh khoảng cách bước dập, Điều chỉnh tương ứng của mỗi số xung đầu ra dưới một giá trị độ dài nhất định, độ chính xác điều khiển của máy ép, độ chính xác cấp liệu servo và cài đặt và điều chỉnh giá trị độ dài cấp liệu servo đều là thiết kế mở.
5.6 Thiết kế chương trình chính có tính đến các phân đoạn chương trình cảnh báo lỗi của một số thiết bị, điều này giúp cải thiện đáng kể khả năng hoạt động của thiết bị và việc kiểm soát chất lượng sản xuất sản phẩm, đồng thời cũng giảm thời gian kiểm tra lỗi thiết bị ở một mức độ nhất định.
Kết luận 6
6.1 Ứng dụng thực tế cho thấy việc lựa chọn hệ thống AC servo hợp lý có thể đáp ứng các yêu cầu của hệ thống điều khiển với tốc độ phản hồi nhanh, độ chính xác tốc độ cao, mạnh mẽ. Độ chính xác kiểm soát vị trí ứng dụng thực tế lên đến khoảng 0.1mm và có thể tránh được các lỗi tích lũy. Hệ thống điều khiển này có thể được sử dụng trong sản xuất hàng loạt sản phẩm thép hình nguội có độ chính xác cao, đặc biệt là các sản phẩm tương tự như cột kệ, nghĩa là, dây chuyền sản xuất nguội cho thép hình thẳng đứng và lỗ đột dập sẵn với các vị trí lỗ có độ chính xác cao trên các mặt.
6.2 Hệ thống AC servo được áp dụng cho dây chuyền sản xuất cán nguội trên kệ thực sự có thể đạt được độ chính xác kiểm soát vị trí cao; và chế độ đột lỗ trước và chế độ cắt dừng thủy lực có thể được sử dụng độc lập, chẳng hạn như quy trình sản xuất dầm kệ, không có chế độ đột lỗ trước, v.v.
Cửa hàng PTJ CNC sản xuất các bộ phận có tính chất cơ học tuyệt vời, độ chính xác và độ lặp lại từ kim loại và nhựa. Phay CNC 5 trục có sẵn.