關于PLC控制折彎機雙缸同步運行的設計

摘要：文章通過對折彎機雙缸同步運行設計的改造，筆者認為除了要考慮到能實現其工況要求外，還要從其他各個方面進行綜合研究。要在力求結構簡單，操作方便，安裝、維修保養容易、制作簡單，外表美觀的同時，還要考慮其能量利用率、生產成本和生產效率。 

關鍵詞：電動折彎機 數控系統 同步控制

折彎機分為手動折彎機，液壓折彎機和數控折彎機。手動折彎機又分為機械手動折彎機和電動手動折彎機，液壓折彎機按同步方式又可分為：扭軸同步、機液同步，和電液同步。液壓折彎機按運動方式又可分為：上動式、下動式。折彎機包括支架、工作臺和夾緊板，工作臺置于支架上，工作臺由底座和壓板構成，底座通過皮帶與夾緊板相連，底座由座殼、線圈和蓋板組成，線圈置于座殼的凹陷內，凹陷頂部覆有蓋板。使用時由導線對線圈通電，通電后對壓板產生引力，從而實現對壓板和底座之間薄板的夾持。由于采用了電磁力夾持，使得壓板可以做成多種工件要求，而且可對有側壁的工件進行加工，操作上也十分簡便。

1 電動折彎機數控系統設計 

本系統的硬件主要由PC機、運動控制接口板卡、伺服驅動裝置、伺服電機和反饋裝置五部分組成。PC機實現整個系統的管理功能，選用RTLinux作為系統軟件操作平臺，通過數控軟件EMC2實現系統的人機操作界面和任務分配，實時顯示各軸的位置數據和各種狀態信息，并通過該界面向運動控制板卡發送控制指令，從而驅動伺服系統實現對板料的折彎控制。運動控制接口板卡的主控芯片采用FPGA(Field Programmable Gate Array，現場可編程門陣列)，板卡通過PCI總線與PC機進行相連，一方面接收PC機發下來的命令，另一方面實時反饋給PC機各軸的位置數據和系統狀態信息。對光柵尺反饋回來的軸位置信息與給定位置信息進行比較，實現系統位置的閉環控制，進而通過伺服接口去不斷調整各軸的位移，從而保證折彎控制精度的實現。伺服驅動裝置和伺服電機實現對X軸后檔料板、Y軸滑塊的驅動，伺服電機自帶編碼器實現電機速度的閉環控制；光柵尺作為反饋裝置，把y軸滑塊的位置數據實時反饋同運動控制接口板卡進行處理，構成滑塊位置系統的閉環控制。 

2 折彎機工作原理簡介 

折彎機主要實現兩個方向的自由運動，分別為后檔料的水平運動(即本文中由伺服電機控制的X軸運動)和滑塊垂直方向的運動(即本文中由伺服電機控制的Y軸運動)。其使用一定的通用模具，通過控制X軸和Y軸的位置，即可折成各種不同形狀的零件。具體實現過程為：后擋料板首先移至一確定位置限制折彎工件的折彎邊長和折彎位置，滑塊根據所需折彎角度下降至下模內一定深度進行折彎，然后回程，重復以上過程直至折彎工件加工完畢。 

數控折彎機的優勢在很大程度上決定于它的控制精度，主要體現在滑塊兩端的同步性問題上。基于伺服電機直接驅動的電動折彎機滑塊兩端同步性控制上，一般采用主從結構和并行結構兩種方式。由于并行結構方式不容易產生累積定位誤差，也不易發生諧振現象，可使系統具有較強的抗干擾能力。由于本系統設計為大功率折彎系統，滑塊梁較長，為了有效的防止滑塊梁在向下折彎用力時發生弓形彎曲以及提高滑塊的平行度，使得折彎控制精度更好，采用了3個支撐柱及3臺伺服電機共同驅動滑塊進行折彎，分別安置在滑塊的左端(Y1軸)、中端(Y2軸)和右端(Y3軸)，其中，Y1和Y2軸互為主從、Y2和Y3軸也互為主從。三臺伺服電機在同時獲得相同的位置指令后相互協調同步運動，以免滑塊傾斜造成折彎精度下降甚至機械損傷。這也是數控折彎機區別于一般數控機床的不同點和難點。為保證三軸在任何時刻位置誤差都控制在規定的范圍內，從而實現滑塊的同步移動。

3 電動折彎機的作用分析 

折彎機在鈑金制造加工中起著十分重要的作用。折彎機是用于制造尺寸大、外形準確度要求較高，相對彎曲半徑大的變曲率型材，已發展成為板料折彎成型行業的重要技術載體。因此，對折彎機控制系統的研究也在不斷發展中。目前在國內液壓型折彎機數控系統占據著絕對的優勢，但其和所有的液壓系統一樣，具有易污染環境、液壓缸響應慢、生產效率低、結構較為復雜、維修成本較高等缺點，且自上世紀八十年代以來再無重大技術改進。基于伺服電機直接驅動的折彎機數控技術則是一門新興的技術。還有一種基于PC機的開放式折彎機數控系統，設計了基于CPLD的位置控制卡來實現數字-脈沖伺服接口和其他I／O接口功能，但對材料的折彎實現是由液壓系統來完成。本文提出一種基于PC機的開放式電動折彎機數控系統，它采用伺服電機直接驅動滑塊，在滑塊兩端的同步控制上采用并行結構方式，同時，它采用基于PC機、運動控制接口板卡、伺服系統的硬件結構和實時Linux操作系統、專業數控軟件EMC2的軟件結構。實驗證明，該系統具有成本低、可靠性高等優點；在對材料的折彎上，X軸和Y軸的定位精度都能很好地滿足工業實際要求。 

4 結束語 

電動折彎機是折彎機發展的趨勢，而開放式數控系統是數控系統發展的主流方向，把二者結合起來，不僅可以克服傳統液壓折彎機的固有缺點，而且可以很好地降低系統成本，使系統具有較高的性價比。本文設計的開放式大功率電動折彎機數控系統，采用PC機、運動控制接口板卡和伺服系統的結構，在Y軸上采用并行結構的方式，利用==臺伺服電機去共同驅動滑塊的運動，使系統更平穩、控制精度更高，同時也具有開放性、軟硬件豐富、可移植性好、人機交互方便等優點。實驗驗證，系統在X軸和Y軸上的定位精度達到都很好地滿足了工業實際要求。另一方面，系統GUI有待進一步改善，使GUI更加簡潔美觀；采用性價比更高的設備、提高系統對反饋數據的運算處理能力，則能進一步降低系統成本和提高折彎控制精度，這有望在下一階段的研究中實現。

參考文獻

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