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升级运动控制系统使老旧液压机焕然一新

来源:控制工程网2020.03.24阅读 404

  在液压机制造商和翻新厂进行的最新改造项目中控制工程网版权所有,涉及到对4台老旧液压机压力控制系统进行升级,升级后的液压机将被安装到墨西哥Monterrey的卡车零部件制造厂。这些重达2340吨的液压机(请参见图1),最初由德国Hoesch公司制造,使用2个主缸(每个1,170吨)作为移动压板,以及4个调平缸(每个125吨)主要用来为拖车车厢的大型玻璃纤维车身零件进行模制和模内涂覆(见图1)。

图1:Hoesch公司制造的2,430吨液压机有2个大型液压缸,用于操作移动压板。在拐角处可以看到4个调平油缸。图片来源:Delta Computer Systems

  在到达Macrodyne技术公司进行翻新之前,液压机已经被拆解,并去除了所有的电气控制装置。Macrodyne公司可以选择在液压机改造中使用哪种新控制系统。移动压板将通过新的可编程逻辑控制器(PLC)进行控制,而调平油缸则由新的电动液压运动控制器控制。
  对陈旧液压机的运动控制系统升级需要注意:
  1.在压制和运动过程中,移动压板需要增强平行度控制,以使玻璃纤维材料均匀流动。
  2.注意调平系统的力控制,以实现精确的总阻力。在操作过程中,注意速度和力分布来保持移动压板和支撑的平行(见图2),以实现均匀的零件涂覆。

图2:在液压机下部支撑的上方可以看到移动压板(黄色结构)。

  选择适合的运动控制器
  为了确保改造后的实施效果,Macrodyne公司从先前使用的供应商处选择了适合的运动控制器(图3)。该执行副总裁Jeremy Neil指出,新的运动控制器应该能够轻松整合到液压机系统中。用户不需要成为运动控制方面的专家就可以使用它们。该公司与两个主要的PLC品牌具有很好的合作关系。

图3:该液压机的主控制面板CONTROL ENGINEERING China版权所有,位于带有液压单元的液压机的顶部。这是靠近调平油缸的本地面板,用于容纳控制器。Macrodyne偏爱这种设置,因为位于主机板上的大型变频器(用于电机控制)会产生很大的电气噪声。

  Macrodyne公司的电气控制工程师Daniel Sion补充说:“我们也有其它运动控制器的经验。但与我们尝试过的其它产品相比,选定的运动控制器更易于与PLC进行集成,并提供更多的功能和灵活性。它们还能够进行更精确的定位和力控制。”
  为了提供位置信息,4个调平油缸装有线性磁致伸缩位移传感器,该传感器与运动控制器的同步串行接口(SSI)连接。为了提供力信息,每个气缸都装有2个压力传感器,其中一个连接到每个气缸端口。
  为了在整个循环过程中保持气缸水平,对运动控制器进行编程以执行虚拟齿轮传动。这是运动控制器发出的命令,该命令使4个调平油缸中的每一个都能够精确跟随主轴的运动。在控制每个气缸位置的同时,还控制给每个气缸施加的力。运动控制器所支持的这种配置,被称为双回路位置力控制。
  液压机操作包括3个连续步骤,运动控制器通过3个位置和力控制曲线序列来驱动4个调平油缸。这3个步骤是:
  1.速度力:调平油缸在被移动压板向下推动时保持平行度,并与移动压板的速度相反,直到其在玻璃纤维材料上闭合为止。
  2.阻力:在固化过程中,其中一些过程还涉及对玻璃纤维材料进行涂层,调平油缸必须保持平行度,并与移动压板保持的力相反,以确保平行度控制。
  3.剥离力:在所有固化型材结束时,移动压板将减压,并使其重量由调平油缸承担。调平油缸从开始闭环位置开始移动,同时限制剥离力。
  使用软件进行编程和调试
  使用运动控制器提供商的软件界面可以对运动控制进行编程。Sion说,这是“用户友好的编程和调试工具”。大多数运动操作,都可以从下拉菜单中选择功能并将参数值插入到填充框中来进行编程,但是有时需要特殊的功能编程、数学计算和事件触发器。工程师可利用此“用户程序”特性CONTROL ENGINEERING China版权所有,来定制运动控制器功能,以响应PLC事件。
  Sion说:“调整比例积分微分(PID)控制器可能很困难。尤其是当多个气缸连接到一个平板时,可能会产生调整问题。”
  为了解决这些问题,Macrodyne公司的工程师使用了运动控制供应商提供的调试向导软件。该向导将开发一个受控系统的数学模型CONTROL ENGINEERING China版权所有,并使用该模型来预测控制回路参数的正确增益。虽然可能还需要进行其它一些调整控制工程网版权所有,但是调整向导软件有助于开发出最佳或接近最佳的解决方案。
  Macrodyne公司在设计和制造新液压机方面的经验,使他们能够成功改造旧机器。老旧液压机如果结构合理,升级了新的运动控制器后可以获得新生。在很多情况下,通过升级核心液压机控制系统,与购买新的液压机以实现新的功能和精度相比,升级改造项目可以为用户节省更多成本。(作者:Bruce Coons)
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