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专门车床新型序列的预设和研讨

主要完成专用键盘输入按键信号的采集、编码和存储工作,并产生一中断信号,请求工控机读取键值分别作出相应处理。借助专用键盘要完成各种操作命令的输入和加工工艺控制文件的参数输入。

多轴交流伺服驱动控制卡分别与2组伺服放大器、伺服电机和编码器组成2个半闭环伺服控制系统。其主要任务是依据工控机发送的命令,完成对伺服电机的启动、加速、减速和停止等控制,并依2个伺服轴的运动状态产生6个中断信号:位置误差超限,传动中途变速点已到,位置计数器值满折返,编码器分度定位标志及非法控制命令。

光隔数字输出卡与1块SSR继电器模组端口板共同完成对磨头电机,头架电机,冷却阀,上、下料机构,接料机构,夹具清洗装置,X轴、Z轴伺服放大器输出使能,报警等开关控制信号的输出控制。

数字信号输入卡与1块光隔输入端口板共同完成对上料、下料、接料机构及X轴、Z轴5对限位信号及机床冷却、润滑系统状态信号的监测。其中任一路限位信号均可引起硬中断,保证不造成机械系统的损坏。

控制系统的特点如下。伺服控制精度分析为保证伺服驱动输出装置有一定的机械强度,工作台传动部分采用螺距为6mm的滚珠丝杆,而安装在伺服电机尾部的编码器每当伺服电机转动一周就产生4096个脉冲,并输出到伺服控制板上的脉冲计数器。因此,每个脉冲在理论上对应于1.4m的工作台位移,小于设计要求许用误差的1/5.通常在高精度控制系统中,理论设计误差一般取允差的1/3~1/2,所以从信号分辨率来看,完全可以满足系统的设计要求,试验结果证实了这一选用的正确性。

伺服控制方式及信号传送方式为保证计算机有足够的时间去响应并处理用户的特殊命令,同时满足控制精度的要求,采用了PID参数可调整的PID伺服控制板。工控机在向控制板发控制命令前,只要依据位移、速度、加速度参数选用合理的PID系数,计算与位移相应的理论脉冲计数值和用差分原理求得的速度计数值和加速度计数值,并将上述各值传递给伺服控制板后,工控机就完成了1次伺服控制的输出操作。因此,工控机有大量的时间去处理外部请求及状态显示。即使是两轴联动控制时,按机器码求得两轴启动时差仅为1.2×10-7s,在3000r/min的情况下,由此造成的位移误差约为0.03m,故可以忽略不计。

对每一受控机械装置均设有一霍尔元件传感器,检测其是否到达极限位置,可保护各运动机构不被破坏,并用于规定伺服轴的坐标原点。这些检测信号通过中断请求方式与工控机发生联系。

循环加工过程中从覆膜键盘输入的控制信号也采用中断方式与工控机联系,工控机通过键值分析分别作出相应处理。故障与保护控制为防止意外,控制系统设有3种安全保护来中止加工运行。第1种是主控柜上的紧急停机钮,当它按下时,将对伺服放大器及工控机同时发出一低电平信号,其作用是使伺服放大器输出使能信号位置零,中止伺服部分输出,而工控机在接收该信号后,释放所有输出,重新引导进入加工初始准备状态。第2种是通过覆膜键上的红色中止按钮,使控制软件进入特定的中断服务,及时将两伺服轴退至原点锁定,释放其他外部输出,然后处于等待状态。第3种是主控板上的电源控制钮,按下该钮将切断工控机与伺服放大器的电源,是紧急停机的控制保护按钮。

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