基于pid算法数控冲床plc控制系统设计

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1、学兔兔www.xuetutu.com基于PID算法的数控冲床PLC控制系统设计口王伟龙口樊瑜瑾口杨振昆明理工大学机电工程学院昆明650500摘要：针对传统数控冲床进给不稳定、误差较大的问题，提出了一种基于PID算法的可编程控制器(PLC)三环控制策略。通过建立液压系统的解析模型，设计相应的PID控制器进行速度环控制，利用PLC进行外环位置控制，实现了机电液一体化，有效提高了位置控制精度，降低了系统误差。关键词：数控机床PID伺服系统PLC中图分类号：TH122；TP271*．4文献标识码：A文章编号：1000—4998(2015)10—0029-04数控技术

2、是制造业实现自动化、柔性化、集成化生1数控冲床产的基础．数控冲床是应用数控技术对各种板材如普通钢板、不锈钢及铝板等进行冷冲压成形或冲孑L加2121．1数控转塔式冲床系统的组成的一种机械加212设备。数控系统的引入，使用户可进行(1)数控系统。数控系统是转塔冲床的核心，实时CNC系统的人机交互控制，提高了系统的操作性和可监测转塔冲床的工作状态以及加工环境，接受操作人维护性。常规的CNC控制系统由运动控制器和内装式员的操作命令，控制机床各功能部件协调动作来完成PLC组成，分别完成轨迹控制和顺序控制。然而，该控加工任务。数控系统由主控机、显示器、键盘、操作面板制架

3、构本身会引起冲床进给不稳定、误差较大的问题，以及功能强大的控制软件组成。给实际应用带来不便⋯。(2)伺服系统。伺服系统主要包括主轴电机伺服、微机数字控制技术是机械制造行业现代化的标轴电机伺服、l，轴电机伺服以及轴(转塔轴)电机志。柔性制造系统FMS(FlexibleManufacturing伺服。伺服系统是转塔冲床至关重要的一部分，它直接System)、计算机集成制造系统CIMS(Computer驱动各轴运动，接受数控系统的运动命令并实现各轴IntegratedManufacturingSystem)、智能制造系统IMS速度、位置的控制。(Intellige

4、ntManufacturingSystem)的应用，进一步说明(3)传动系统。主要包括主轴传动机构、X轴传动数控技术已经成为现代制造技术的基础，其水平的高机构、y轴传动机构以及轴传动机构，其功能是将伺低是衡量一个国家32业现代化水平的重要标志[23。微服系统输出的信号转变为各个轴的动作，其中，轴采机数字控制技术具：；fi-的逻辑处理能力可根据不同的指用电机驱动皮带轮带动转塔运动的方式来实现。令进行不同方式的信息处理．从而可以通过软件来改(4)进料系统。进料系统主要包括横梁、y轴传变信息处理的方式，而不改动电路或机械机构，使机械动、夹钳、支撑板料的工作台。该系

5、统中支撑板料的工设备具有柔性。作台结构形式为固定工作台．其最大优点是进料的运笔者针对转塔式数控冲床进行控制系统改造．提动惯性小。采用小扭矩的伺服电机即可带动。工作台采出了一种基于PID算法和PLC位置控制的数控冲床用硬质毛刷作为支撑，具有噪声小、不易划伤板料等优控制策略，通过该技术，提高了冲床的运动精度，改善点，适合于薄板和固定工作台使用，但承载力小，运动了操纵特性，为高精度加32提供便利。阻力大]。利用欧姆龙PLC作为中央控制器，设计了一套基1．2数控冲床的硬件结构于PLC控制的交流伺服电机位置控制系统，整个系统笔者研究的数控冲床主要对工件进行冲孔加工和响

6、应速度快，定位精度高，运行稳定。伺服控制系统具冲压成形。系统的压力和冲头的速度取决于所需要的有高精度、高可靠性、快速定位的特点，伺服控制系统加工方式。冲孔加工时，要求冲头以最大的速度下降至无论从速度控制还是精度控制上，能大幅度降低电机加工工件，并且快速返回。冲压成形时，要求滑块以较运行的能耗，能量转换效率高。快的速度下降，接近工件时冲头速度降低且系统压力升高，确保对钢板的精准成形，冲压成形完毕后，冲头以较快的速度返回。转塔实物及原理简图如图1所示，收稿日期：2015年4月机械制造53卷第614期2015／10学兔兔www.xuetutu.com其进给部件主要

7、包括电机、伺服阀、作动筒等。电机控制伺服阀开关对输出端进行阀控。以达到期望的位置目标。2液压系统模型仿真分析2．1液压系统数学模型数控冲床的冲压过程通过液压缸活塞杆往返运动来实现，当阀位移≥0时，处于加工状态，所以只针对≥0的情况进行分析，建立数学模型，确定模型的传递函数及对各项性能指标进行仿真分析。控制阀的负载流量方程是一个非线性方程：r——————一Ql=CdWx~、／(ps-p)(1)式中：Q为负载流量；C为阀口流量系数；P为液体密度；p1为进口油压；p为出口油压；Wx为面积梯度。对式(1)进行线性化处理，写成增量式方程：AQ,=KqAx一KAp1(2

8、)式中：K为流量增益系数；K为流量一压力系数。该式表