一、項目概述
某鍛壓機械廠制造的數控直縫管成型機以前的定位控制系統買荷蘭一家數控成套產品，來控制主機滑塊的升降，和推料小車的定位，系統為手動設定數值定位。由于成套數控產品的成本價格太高，維護費用高。且手動控制進給。要求以伺服控制器合成PLC來完成折彎鋼板的精確送料。及成套自動控制動作。為此與時光科技公司只對該項目作了改造方案。
直縫鋼管成型機為大型制管機械，國內生產廠家不多，產品主要供應歐美及國內大型石油管道加工廠。
此項目采用了時光IMS系列伺服控制系統。時光IMS伺服控制系統具有如下特點：
1 可實現電機平穩運行于0.01Hz～250Hz工作范圍；
2 電機運行速率低于50Hz時可實現3倍電機額定轉矩輸出，包括電機0Hz鎖定時的3倍電機額定轉矩輸出，有效地解決了工件加工過程中偶爾出現的堵轉現象，保證了器件加工的高效率輸出；
3 內置PLC功能（16入/13出），通過QMCL軟件編程的方式對所有I/O進行自定義設計。使用I/O方式接收相應動作信號及告知上位PLC。
4 使用QMCL語言編譯的程序，可以靈活的設定電氣零點，通過程序定義好的參數設置偏置值來保證機械原位與電氣零點的可靠結合。而且由軟件根據機械實際情況設計的間隙補償量與機械結合更加緊密，由于各類補償是作為參數設定的，因此可根據實際情況及長時間使用造成的間隙改變做出相應調整。極大方便了系統調試和維護。
5 系統參數任意設定電機運行時的S曲線和轉矩限幅值。
二、項目實施情況介紹
首先將裁好的鋼板通過輥道的傳送對中到主機滑塊的橫向中心線，對中到位以后，由觸摸屏設定的鋼板的參數，鋼板的長度，寬度，厚度系統會計算出左右小車在第一刀壓制的位置。通過RS422通信連接告知時光伺服控制器。伺服控制器根據主機滑塊的中心線位置走絕對位置推動鋼板到折彎第一刀位置。PLC驅動主機滑塊的下降壓彎，主機滑塊的位置、原點、上升、下降，以及壓力。
系統根據操作員輸入的板寬自動計算出每一刀壓制的位置與折彎的次數。每一次壓彎完成后左右小車夾板推行定位一次，直到折彎制管結束。
推料小車驅動電機有IMS伺服控制器進行位置控制，通過編碼器（PG）構成位置閉環系統，所有的位置開關，零位開關 ，所有的使能信號直接聯入相應控制器的接口作為控制信號。控制器利用內部PLC功能通過I/O信號和RS422通信對參數的接收和相應的處理。內部PLC作為一個智能從站，對編碼器反饋的速度位置及時地反映到觸摸屏上。自身控制的部分功能自己診斷處理。故障保護：IMS伺服控制器把歷史故障和實時故障，反映到觸摸屏顯示。電機運行中的實時數據如轉矩，電流，電壓，速度，位置。都在第一時間反映到人機界面。用戶由觸摸屏設定的技術參數同通過RS422傳送到IMS伺服控制器去做處理。這樣由PLC控制的多數據高精度定位控制就可以實現了。
三、項目效果
1 IMS伺服控制器調速比為1：5000，遠高于設計所要求的1：3000。經過實用考核驗證，小車在該調速比下能夠可靠運行，并滿足兩軸進給大型直縫管制造的進給要求。
2 由于IMS伺服控制器采用的是輸出轉速與轉矩的“解耦控制”，在電機基頻（50Hz）以下能夠保證3倍電機額定轉矩的平穩輸出。滿足滑臺機構對于電機的低速大轉矩平穩輸出要求，以及在負載發生波動時依然能夠保證進給速率的穩定與正常。
3 IMS伺服控制器位置控制范圍為4字節編碼器脈沖數。本套系統采用標配的2500線編碼器，其位置控制范圍遠遠超過小車的實際工作范圍8m。經過實測重復定位精度誤差為±0.002mm。滿足設備設計要求的定位誤差小于±0.005mm。
4 使用QMCL語言可實現對電機的靈活動作控制，配合實際工作情況，解決了電機的基本控制數字和模擬信號的邏輯控制。使電機控制更加的靈活應用。簡單方便。
5 時光IMS系列伺服控制器允許輸入電壓波動范圍為±10％，在此范圍內均可保證系統的可靠運行，滿足低電壓低轉速時大轉矩可靠輸出的系統設計要求。
6 解決原電液伺服系統存在的噪音、振動、漏油以及安裝、維護和調試過程中存在的問題或缺陷。
表1 IMS伺服控制器實測結果
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設計要求 |
實測結果 |
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調速比 |
1：3000 |
1：5000 |
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小車移動速度 |
150～8000（mm/min） |
3～12000（mm/min） |
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重復定位精度 |
± |
± |
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折彎聯動時間 |
20min |
15min |
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電網電壓±10％波動 |
正常工作 |
正常工作 |
