摘要：近年来，我国的钣金加工行业法迅速，在钣金加工行业中，精密小钣金加工行业要求滑块控制定位高精度，需满足±0.005mm的定位精度。采用伺服电机驱动可正反向运转的齿轮泵作为动力源，辅以液压插装阀系统、高分辨率位移传感器、高响应压力传感器及主从模块控制方式的电气系统，主模块PLC和子模块运动控制器ESMotion之间采用Modbus协议进行通讯。
关键词：伺服泵；液压系统；运动控制器；通讯协议
引言
实现钣金加工的数字化与自动化是我国钣金行业转型升级的需要，也是数控折弯机技术提升的重要标志。通过自主研发的钣金机器人，实现数控折弯机上下料与无人化操作，进行机器人与数控折弯机的系统集成与无缝对接，为钣金加工行业实现数字化车间和智能制造提供基础技术保障。
1液压伺服系统简述
常用的液压伺服系统主要有两种:伺服阀控系统和伺服直驱泵控系统。伺服阀控系统采用伺服阀控制流向液压缸的流量，优点是响应速度快、动态特性好，但具有对液压油品质要求高、温升高、效率较低、功率损失大等缺点;伺服直驱泵控系统通过改变伺服电机转速改变油泵的输出流量，从而改变液压缸运动，可实现液压缸的速度控制。伺服直驱泵控系统具有结构紧凑、元件少、故障点少、对油品要求低、系统功率损失小、效率高、调速范围宽、易实现高精度控制的优点，因而是传统阀控折弯机系统无法突破的。油液温度、油液体积弹性模量、粘度、系统压力等因素均会影响液压伺服直驱系统的性能。为了实现对液压伺服直驱泵控系统进行可靠、精确的控制，必须建立系统的数学模型。在系统辨识建模中，采用的动态特性测量方法通常有时域的阶跃响应测定法和频域的频率测定法。前者只需给被测对象加入阶跃输入信号，在输出端测量输出量的响应曲线，通过分析即可获得被研究对象的传递函数，这种测定方式设备简单、工作量小，但其测试精度不高;频域测定法对被研究对象施加相同幅值不同频率的正弦信号，测出输入信号与输出信号之间的幅值比，从而获得被测系统幅频特性。
2电气控制系统
电气控制系统采用运动控制器 ESMotion N35和欧姆龙 CP1H- XA40DR PLC 通过 MODBUS 通讯协议进行连接，配以高分辨率位移传感器、高响应压力传感器以及上位机 HMI 组成，将 ESMotion 控制器作为一个闭环控制的子模块进行应用，完成工进过程中的高精度位置控制的任务，控制系统框图如图 2所示。当油压机在快下、泄压、回程等不需要精确定位控制过程中闭环位置功能关闭，运动控制器通过 Mod-bus 通讯接受 PLC 的速度、压力指令，只起中间过渡作用传递给伺服驱动器进行控制。在工进阶段启动高精度闭环控制，运动控制器直接取位移传感器和压力传感器的信号进行闭环运算，输出经过计算的速度指令，控制伺服电机速度，从而实现高精定位控制。为避免位置控制到位时，切断电磁阀延迟所导致的位置偏差问题，对加压电磁阀的控制进行了特别处理，采用固态继电器控制电磁阀的通断，由运动控制器判断位置到位信号后直接控制固态继电器的动作。另外运动控制器外接有安全检查回路，实时检测与 PLC的通讯状态，一旦检测到通讯或系统错误时，直接触发安全报警机制，确保机床及人员的安全。
2.1运动控制器
ESMotion系列产品是面向复杂运动控制和数控机床应用的多功能运动控制器，系统采用模块化设计，具有丰富的外联接口，包括模拟量、串口、以太网、编码器等。支持VTB集成开发环境，内嵌大量的算法和功能函数；支持多种插补方式、多轴运动控制等；支持Modbus协议、CANOpen协议、EtherCAT协议等。而NG35系列则是其中多轴控制的最高端控制器，它使用150MHz，32bits的微控制器，可以快速及精准地实现轴的插补控制，最大可扩展8个I/O模块，支持以太网下载程序及调试。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆特别是能够绘制出期望运动的曲线，具备采集实际运动的曲线功能，通过两者间比较并通过对相应参数进行调整，使得滑块的实际运行轨迹逼近理想轨迹，这个功能大大简化了整个运动系统的调整和诊断修复过程。
2.2通讯协议
Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言，已成为一种通用工业标准，通过此协议，可实现控制器相互之间、控制器经由网络和其他设备之间进行通信。在Modbus协议中有两种传输模式：ASCII和RTU，由于RTU模式的主要优点是在相同波特率下其传输的字符密度高于ASCII模式，所以在本电气控制系统中采用RTU传输模式连接运动控制器与PLC。在Modbus总线上的所有设备应具有相同的通讯模式和串行通讯参数，首先需要对PLC部分进行串口的设置，主要涉及的参数有：波特率、格式、模式、接受字节数等，其对应的ESMotin运动控制器部分也需要设置相应的参数，完成此部分操作方才满足硬件部分的通讯设置。由于欧姆龙PLC是以字为最小单位存储数据，而控制器则是以字节的形式进行通讯设置，因此在传输数据和校验的时候，要注意字与字节间的相应转变。
3与伺服泵折弯机相关的应用
实现钣金加工的数字化与自动化是我国钣金行业转型升级的需要，也是数控折弯机技术提升的重要标志。通过自主研发的钣金机器人，实现数控折弯机上下料与无人化操作，进行机器人与数控折弯机的系统集成与无缝对接，为钣金加工行业实现数字化车间和智能制造提供基础技术保障。基于机器人操作的折弯单元，在高低压电柜、电梯门板、防盗门制造等行业得到了广泛应用。基于机器人技术的板料折弯单元，将数控折弯机、机器人、物料传输、物料分拣、物料储存等机构进行系统集成，实现从板料上料、折弯、码垛一体化全自动生产。折弯单元配置通用机器人有库卡(Kuka)、ABB、安川、埃斯顿等公司。配置的钣金机器人有扬州恒佳、天水锻压等公司。各种机器人公司开发了适合机器人折弯的工艺包和软件包，以满足折弯机与机器人之间的联动。埃斯顿开发的折弯机器人专用折弯机离线编程软件 Estun Smart Robot Bending，无需人工手动示教，只需要将折弯工件图纸导入到软件，软件会自动生成机器人折弯程序，解决折弯跟随问题。缩短编程时间，适应多品种生产。折弯软件包支持与折弯机系统的 I/O 和 Ethernet 两种通信方式，可实现读取折弯机信号、模具参数、折弯速度等参数，直接使用示教盒调用折弯机指令，控制折弯机启动。
结束语
综上所述，为减少粉末冶金零件产品的后期精磨加工量而设计开发的此台精整机，整套控制系统突破常规采用伺服泵控取代伺服阀节流控制，不但避免了油液由于大量溢流造成油温的快速上升，而且简化了管路连接减少了接头漏油的风险。从电气控制上采用主从模块的控制方式，充分运用了运动控制器运算能力快、处理速度高和PLC逻辑控制强的特点，使得两者通过Modbus通信协议有效的结合在一起，经过紧密的联系并发挥各自的优点从而实现本台机床的高精定位控制，重复定位精度达到±0.01mm，运行效率为6件/分钟，满足客户使用要求。
参考文献
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论文作者:李雪英
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/22
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