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基于PC总线的折弯机柔性数控系统

放大字体  缩小字体 发布日期:2021-06-01 22:48:45 来源: 作者:用户73084    浏览次数:1    
摘要

荃于总线的折弯机柔性数控系统胡友兰陈柏金李从心等基于总线的折弯机柔性数控系统关胡友兰陈柏金李从心田亚梅余越峰根据开放性的体来结构设计思怨,开发出基于总线的折弯机数控系统。介绍系统的组成实现及其关键技术。 关键词折弯机总线柔性数控系统集散式控制模块化对于折弯机数控系统,*基本的控制对象为后挡料轴和挡块轴的位置。 笔者在研制的W一型两轴折弯机数控系统中,采用总线和模块化的硬件结构及相应的软件结构,使系...

荃于总线的折弯机柔性数控系统胡友兰陈柏金李从心等基于总线的折弯机柔性数控系统关胡友兰陈柏金李从心田亚梅余越峰根据开放性的体来结构设计思怨,开发出基于总线的折弯机数控系统。

介绍系统的组成实现及其关键技术。

关键词折弯机总线柔性数控系统集散式控制模块化对于折弯机数控系统,*基本的控制对象为后挡料轴和挡块轴的位置。

笔者在研制的W一型两轴折弯机数控系统中,采用总线和模块化的硬件结构及相应的软件结构,使系统具有良好的开放性。

系统的基本功能根据用户要求,系统主要有以下功能工件的多种方式控制②自动编程③角度微调整折弯件参数存贮及掉电保护汉字实时显示诊断。

根据功能要求,系统的输入输出包括检测两轴位移的脉冲量,检测折弯机液压系统电磁阀控制信号的开关量,以及检测滑块位移和液压系统工作油压值的模拟量等。

第二级监控级主要负责工件编程系统诊断及信息的管理与显示,并向下一级发送控制命令,由工业控制机控制。

系统硬件结构设计及实现本系统从模块化出发,提出图所示的硬件配置。

系统硬件主机采用基于总线的原装该机拥有标准位数据总线及组态灵活的板级化系统结构,可根据现场运行的不同要求构成配置,用于现场的实时智能控制。

执行机构采用交流伺服电机分别控制两轴的动作,其控制主要由智能伺服驱动控制模板来完成。

系统的脉冲量检测由附在伺服电机上的绝对式光电编码器完成,模拟量和开关量则主要通过系统来控制。

一w型折弯机数控系统的体系结构设计系统的总体结构设计本系统主要立足于其基本功能和开放性设计原则,同时考虑锻压机床的特殊性,笔者提出两级集散式控制方式的开放型体系结构,见图工业控制计算机串行通讯智能词月旦驱动控制模板智能伺服丽而硬厕履丽执行机构执行机构一墨遥攀控制模板日1兀:输入(渝出光电隔离控制相建板电路串行接口气八总线群由智能伺犬轴位月卜乏驱动控置环控伺服制模板制单元电机袖位置环控伺服制单元电机高抗干扰稳压电源图一w型轴折弯机系统框图图w型两轴折弯机系统硬件结构这是一个两级控制系统,**级执行级主要完成两轴的位置闭环控制,并向上一级反馈信息,它由智能伺服驱动控制模板控制国家八五科技攻关项目日期一该硬件全部采用模块化结构,后一级的计算机故障不会影响前一级,其中*低一级的工业具有高可靠性,保证系统逻辑控制的正常进行。

因此,整个系统的可靠性大大提高,并可方便地更换模板或插入新的模板以扩充系统的功能,容易实现二次开发和新旧系统的兼容。

中国机械工程年第卷第期系统的软件结构设计及实现数控系统的软件结构主要分为操作系统服务软件处理软件和诊断软件四大部分。

笔者从控制功能出发,综合考虑,并结合硬件结构,提出的软件模块结构见图系统下位机控制软件初始化模块实时处理模块接位指坐受控令标统参数背景处中断处上算处跟勿始化理模块理模块位法理踪机及及及命优执反面板键工创三方系统实时令化行馈式书里制诊断显示盆查词单模现主生信步具场从成息方保通位存式护讯置放控及读或电制恢反状子复馈态盘信息子盘等,前者可在主机因软硬件故障死机时自动复位,后者可固化监控程序,作到现场无机械盘启动和运行。

本系统选用研华公司的带板上Fl M电子盘的一工业级卡一作为上位机的主模板。

智能伺服驱动控制模板本系统采用全数字式交流伺服系统,伺服电机的位置速度及电流环路均实现数字化。

其伺服控制的结构见图其中,智能控制模板的选用了性能优良可靠性高的单片机,实现速度和位置闭环控制,以及与上级计算机的通讯。

指乞刊福诞硬器功率放大器电流信号位置信号伺服电机速度信号一一一速度运算器位置传感器图数字式伺服控制系统结构图节八W型轴折弯机嶙系统软件模块组成图上位机控制软件由主机执行,是一种前后台结构式的软件。

前台程序实时中断程序承担实时功能,主要完成上位机下位机之间的信息通讯,以及工件参数的实时存贮及更新后台程序背景处理软件主要完成准备工作及协调处理,工件多种方式控制的人机交互管理等。

在后台程序运行过程中不断插入实时中断,共同完成工件的加工任务。

它们的运行环境为以上的操作系统。

下位机软件由两轴各自的智能伺服驱动控制模板来执行,完成伺服单元预处理位置闭环调节位置信息反馈等功能。

上位机下位机间既相互独立运行,又能通过串行通讯互换信息。

这种软件模块结构与硬件结构相对应,提高了系统的通用性。

系统组成与实现的关键技术微处理机的选择数控系统中总线及相应的工控机,近年来逐渐被PI取代。

兼容了普通机的优点,软件开发环境好,能在恶劣环境下保证系统连续运行,可靠性高。

同时,硬件模板配套齐全,硬件设计工作量小,组态方便,且随着计算机的发展易升级。

工业级卡还为工业环境特殊设计了和板上M电数据的掉电保护为加强系统可靠性,在系统断电时需要保存必要的可读信息,如两轴的位置,工件的编程参数等。

本系统选用一M电子盘作为数据存储及掉电保护模板。

它采用模块化结构,可以模拟机械磁盘驱动器,选用静态随机存储芯片作为数据存储部件,并用板上锉电池或外接电池进行掉电保护。

系统的通讯机制多微机控制系统的多机间通讯决定着系统的成败。

对于多级递阶的集散式数控系统,根据信息交换速率与信息量的大小,常用的通讯方式有月。

利用公用储存器和1/端口进行数据交换的主一从方式,如早期的总线系统。

其优点在于主从机之间的通讯相对独立,中断事务少,现场易于调试,但未联成网络,开放性不佳。

总线形网络通讯。

采用总线形拓扑网络结构,所有通讯物理层采用一连接,实现全双工或半双工传输,通讯方式采用上位机轮流呼叫的查询方式。

这种通讯机制当今用得较多,系统开放性好,易于增减站点,容易向上扩展,但其中断相对频繁,造成下位机资源的部分浪利用智能通讯卡形成一对多星形网络结构。

该卡提供多个串行通讯端口,采用进行仲裁,双端进行数据存贮。

这种结构实现了智能化通讯,特别适用于轴间联动要求不高的多轴控制,通讯可靠性好,且接口卡易于扩展,是一种较优的方案,但成本相对较高。

基于总线的折弯机柔性数控系统胡友兰陈柏金李从心等对于本系统,因为只有两轴控制,所以可直接利用PI提供的两个串行口,分别与两个智能伺服驱动控制模板提供的串行口进行异步串行通讯,构成星形网络结构。

如果控制轴数增加到以上,则可方便地在PI底板上插入智能通讯卡如提供个一端口的一模板构成智能通讯网络。

可见,模块化的硬件结构使模板的增减易于实现,只需改变相应的软件,就能实现不同的控制要求。

工件自动编程及折弯过程模拟本系统采用一种新的编程方法面向车间的编程该方法与常规方法的区别在于编程数据的输入方式。

操作工人根据工件的形状尺寸用参数化输入或图形交互输入方式,由W编程系统自动进行工艺计算和工序编排,并对折弯过程进行动态仿真。

图为W自动编程系统的组成模块框图。

图折弯件空间描述自动编程系统零件图输人工艺计算工序规划过程模拟图形输入参数输入圈匡序自动编排圆特征提取入圈工艺性匡序手工编排圈分析工序参数优化排匡序参数输出加工过程模拟参数输入工序手工编排特征提取工艺参工序参数优化数控代数计算码输出工序参数输出图面向车间的自动编程系统组成析玄件田形描述与铃入在饭金加工行业中,板料折弯件在形状上有其特殊性,如板料厚度与直边尺寸相差很大加工多采用型弯曲成形,且弯曲区为圆角形成的小圆弧过渡面,与弯曲区相接的部分是平面组成折弯件的基本类型是在两侧弯曲的非盒形件。

根据其特点,本系统将其描述简化,将折弯件看成是一种特殊的三维工件,抽象成没有圆角过渡工艺计算时考虑圆角的影响的中性面平面片组成的空间实体图。

采用树形结构来描述这个平面片集合,并将其汾一步分解为几部分之和,见图对于图中的每一部分又可抽象成由截面棱线通过扫描变换生成,因而三维折弯件可以简化为二维工件的集合。

应用二维图形的交互式输入方法,输入工件的截面视图信息及必要的工艺参数,将此二维图形进行空间位置变换及运算,拼合成三维折弯工件,并生成折弯件的几何拓扑信息。

工艺计算在产品模型的基础上,从折弯加工的变形特点出发,分析影响折弯件的加工工艺性以及折弯质量的主要因素,分析计算折弯件的圆角修正值展开长度弯曲回弹等参数。)工序规刘在工件折弯中,一般要求工件与床身及模具不发生干涉按各道折弯的精度要求,选择不同的定位点各运动轴尽量同时动作,以提高生产率。

这样,在折弯加工中,不干涉条件和尺寸精度条件成为一种约束条件,将约束查找法和启发式查找法结合起来,运用人工智能手段,*终可得到较理想切合实际的优化工序。

过胆模拟及代码检出将编排的工序插入一定的辅助工步后,得到整个系统的动作系列。

笔者应用三维图形打术,在计算机上动态演示加工过程,用以检查妙卜系统动作参数的正确性和动作轨迹的合理性,必要时可进行人工调整。

*后将已确定的信息按照数控加工要求的格式和顺序组合起来,产生数控代码,传递给系统。

总之,面向车间的自动编程系统集编程为一体,既可离线运行,又可进行在线编程。

理论分析和实践表明,一型折弯机数控系统具有良好的开放性。

同时,采用集散式控制方式,既使系统任务得到合理的分配与平衡,又使信息管理相对集中,从而容易进行监控诊断,加强了系统的可靠性。

这种体系结构大大增强了系统的柔性,有利于向和发展。

该系统目前已产品化。

参考文献胡友兰。

集散式数控系统体系结构及软件工程的应用研究硕士学位论文武汉华中理工大学。

陈柏金。

板料折弯柔性加工单元自动编程系统硕士学位论文武汉华中理工大学,编辑佳艺胡友兰陈柏金李从心田亚梅武汉市华中理工大学机械科学与工程学院余越峰湖北省黄石市湖北黄石锻压机床集团公司

 
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