基于 EtherCAT总线的发动机压装闭环控制系统的研究.pdf

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1、２０１４年３月机床与液压Ｍａｒ２０１４第４２卷第５期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ４２Ｎｏ５ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊｉｓｓｎ１００１－３８８１２０１４０５０２７基于ＥｔｈｅｒＣＡＴ总线的发动机压装闭环控制系统的研究黄公安，高伟强，潘云龙，阎秋生，邹敏清（广东工业大学机电工程学院，广东广州５１０００６）摘要：为了提高发动机自动化压装系统的精度和控制性能，按照发动机压装系统的要求，设计了伺服电动缸代替液压缸的发动机压装控制系统。采用ＥｔｈｅｒＣＡＴ总线技术，设备层和控制层

2、通过ＥｔｈｅｒＣＡＴ总线连接，以提高数据传输的快速性、稳定性和准确性。采用基于模糊ＰＩＤ控制的控制算法，通过实时监测压装力和位置实现了压装力－位置闭环控制。关键词：发动机压装系统；压力－位置闭环控制；ＥｔｈｅｒＣＡＴ总线；过盈装配；模糊ＰＩＤ控制中图分类号：ＴＰ２３文献标识码：Ａ文章编号：１００１－３８８１（２０１４）５－０９５－４ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＥｎｇｉｎｅＰｒｅｓｓｆｉｔＣｌｏｓｅｄｌｏｏｐＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＥｔｈｅｒＣＡＴＢｕｓＨＵＡＮＧＧｏｎｇａｎ，ＧＡＯＷｅｉｑｉ

3、ａｎｇ，ＰＡＮＹｕｎｌｏｎｇ，ＹＡＮＱｉｕｓｈｅｎｇ，ＺＯＵＭｉｎｑｉｎｇ（ＦａｃｕｌｔｙｏｆＥｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＧｕａｎｇｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＧｕａｎｇｚｈｏｕＧｕａｎｇｄｏｎｇ５１０００６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｅｎｇｉｎｅｐｒｅｓｓｆｉｔｓｙｓｔｅｍ，ｅｎｇｉｎｅｐｒｅｓｓｆｉｔｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎ

4、ａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｅｎｇｉｎｅａｕｔｏｍａｔｉｏｎｐｒｅｓｓｆｉｔｓｙｓｔｅｍ．ＴｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＥｔｈｅｒＣＡＴｗａｓａｐｐｌｉｅｄ，ｓｏｔｈｅｄａｔａｂｅｔｗｅｅｎｄｅｖｉｃｅｌａｙｅｒａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｌａｙｅｒｗａｓｌｉｎｋｅｄｂｙＥｔｈｅｒＣＡＴｂｕｓｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｈｉｇｈｓｐｅｅｄ，ｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ．Ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅ

5、ｄｏｎｆｕｚｚｙＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｗａｓａｐｐｌｉｅｄ，ａｎｄｔｈｅｆｉｔｔｉｎｇｆｏｒｃｅｐｏｓｉｔｉｏｎｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐｃｏｎｔｒｏｌｗａｓａｃｈｉｅｖｅｄｂｙｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｆｉｔｔｉｎｇｆｏｒｃｅａｎｄｐｏｓｉｔｉｏｎｒｅａｌｔｉｍｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｅｎｇｉｎｅｐｒｅｓｓｆｉｔｓｙｓｔｅｍ；Ｆｉｔｔｉｎｇｆｏｒｃｅｐｏｓｉｔｉｏｎｃｌｏｓｅｄｌｏｏｐｃｏｎｔｒｏｌ；ＥｔｈｅｒＣＡＴｂｕｓ；Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｆｉｔｔｉｎｇ；ＦｕｚｚｙＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌ发动机中

6、有许多过盈配合的零件（如：如气门进行了论述，最后根据控制要求搭建了控制软件的整导管、座圈、碗塞等）需要通过压力装配（以下简体架构。称压装）来完成装配过程，过盈零件的压装质量对１基于ＥｔｈｅｒＣＡＴ总线的发动机压装闭环控制系统于发动机的最终质量起着至关重要的作用［１］。在目前结构的压装系统中，国内以采用液压缸的压装力（以下１１发动机电动伺服压装闭环控制系统的基本要简称压力）半环控制和位置开环控制为主［２］，已不求能满足汽车制造业的高精度、高效、节能、数控化的发动机过盈零件电动伺服压装过程主要分为以下需求，

7、而国外已经开始研究基于伺服电动缸的数字化几个步骤：（１）物料传输定位。将生产线上发动机全闭环压装技术。汽缸盖、缸体等机体零件（包容件）送入预定的压发动机装配线的压装控制系统不仅要满足可靠装位置，然后由夹具精确定位、夹紧；（２）振动料性、稳定性的要求，还要满足响应速度快、实时性斗将气门座、导管、碗塞等小零件（被包容件）分高、同步性好以及抗干扰能力强等要求。文中采用由选／定向、传输，送入压装头定位；（３）压装头快速德国倍福自动化有限公司提出的实时以太网总线技术移动精确定位，保证压装零件与机体零件安装孔同Ｅｔｈ

8、ｅｒＣＡＴ，使用ＥｔｈｅｒＣＡＴ数据帧进行通信，能够提轴；（４）涂密封胶；（５）将小零件压入机体零件；高数据传输速度和可靠性，同时提高多轴的同步性（６）重复步骤（２）～（５），直至将其他零件压装完能。毕；（７）将压装好的机体零件送入运输线。介绍了基于ＥｔｈｅｒＣＡＴ实时总线的发动机数字化对于具有两个或两个以上压装头的压装设备，还压装控制系统的总体结构，提出了压装控制系统的基需要支持对多个压装头的送料、运动定位、涂胶和压本要求，