本發(fā)明涉及一種2000kN液壓脹形機計算機控制系統(tǒng)，適用于機械領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

液壓脹形是指采用液態(tài)的水、油作傳力介質(zhì)，代替剛性的凹模或凸模，使坯料在傳力介質(zhì)的壓力作用下貼合凸?；虬寄３尚巍Ｒ簤撼尚卧诠懿?、板材加工方面都能克服常規(guī)工藝的不足，又具有制模簡單、周期短、成本低而產(chǎn)品質(zhì)量好、形狀和尺寸精度高等特點，尤其適于在一道工序內(nèi)成形具有復(fù)雜形狀的零件。還可以提高成形極限，實現(xiàn)輕量化設(shè)計及輔助工序與成形工序的集成。而且模具具有通用性，不同厚度、材質(zhì)的坯料可用同一副模具成形。近年來，隨著脹形設(shè)備及相關(guān)控制技術(shù)的發(fā)展，以流體作傳力介質(zhì)的液壓脹形技術(shù)在國外發(fā)展迅速，廣泛應(yīng)用在汽車制造業(yè)，并開始在許多其它工業(yè)領(lǐng)域引起人們的重視，前景十分廣闊。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種2000kN液壓脹形機計算機控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)能夠滿足液壓脹形機的控制要求，把各個要求誤差控制在允許范圍之內(nèi)，具有高度的自動化程度，具有可控性、通用性以及良好的人機對話界面。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：所述控制系統(tǒng)采用半閉環(huán)控制算法進行控制，對壓邊機進行上、下位機聯(lián)合控制的總體控制方案。其中下位機為PLC，主要是控制脹形機的順序動作，保證沖壓過程有條不紊的進行。PLC輸入各種開關(guān)信號，完成控制電機啟停及電磁鐵通斷等開關(guān)量的輸出，并通過數(shù)字輸入輸出模板與工業(yè)控制計算機通訊。工業(yè)控制機主要任務(wù)是通過人機對話獲取用戶的操作命令和數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶的命令完成相應(yīng)的工藝分析和圖形數(shù)據(jù)顯示且保持相應(yīng)數(shù)據(jù)，并完成與PLC的通訊，發(fā)出相應(yīng)控制命令。

所述控制系統(tǒng)輸入信號包括各種按鈕、開關(guān)和傳感器信號等，輸出信號包括比例溢流閥、比例換向閥和變量泵等，且這些信號里既有模擬信號又有數(shù)字信號。模擬量的輸入主要是由壓力傳感器、位移傳感器并通過模擬量輸入板傳送到上位機。模擬量輸出主要是上位機通過模擬量輸出板控制比例溢流閥、比例換向閥和比例泵。數(shù)字量的狀態(tài)監(jiān)視和控制主要是通過各種開關(guān)、濾油堵塞信號、電磁閥和數(shù)字輸入輸出板來完成。

所述控制系統(tǒng)采用軟件觸發(fā)模式采集數(shù)據(jù)，設(shè)備的控制系統(tǒng)需要檢測增壓缸壓力和增壓缸溢流壓力，兩側(cè)缸的壓力和溢流壓力，另外還需要檢測兩側(cè)缸和頂出缸的位移，以及側(cè)缸閥芯位置。其中的5個壓力信號由每個缸的壓力傳感器采集，經(jīng)過信號調(diào)理端子板送至A/D轉(zhuǎn)換板。另外5個位移信號由側(cè)缸和頂出缸的位移傳感器采集，經(jīng)過信號調(diào)理端子板送至A/D轉(zhuǎn)換板。

所述控制系統(tǒng)控制2個比例泵，2個側(cè)缸的比例換向閥和1個側(cè)缸，1個增壓缸比例溢流閥。計算機數(shù)字控制量通過D/A板轉(zhuǎn)換成-10～+10V的DC信號，通過信號調(diào)理端子板送到電動調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)對電液比例閥和比例泵的控制。

所述控制系統(tǒng)數(shù)字量的狀態(tài)監(jiān)視和控制主要是通過各種開關(guān)，濾油堵塞信號，電磁閥和數(shù)字輸入輸出板來完成。在數(shù)字輸入輸出板上，需要16路輸入通道和8路輸出通道。

所述控制系統(tǒng)的軟件開發(fā)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計。各模塊功能獨立，做到高內(nèi)聚、低耦合。根據(jù)系統(tǒng)控制需求，脹形機控制軟件系統(tǒng)設(shè)計為8個模塊。系統(tǒng)軟件以菜單界面模塊為中介，將各模塊拼裝在一起。監(jiān)視模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、文件存儲、編輯模塊、打印模塊及幫助模塊直接掛在菜單界面模塊下，通過菜單操作便可實現(xiàn)上述模塊的各項功能?？刂颇K要對生產(chǎn)過程進行監(jiān)視和控制。在各模塊中，控制模塊和菜單界面模塊最為重要，控制模塊完成對脹形機的控制，是整個軟件的核心；菜單界面模塊是各模塊之間的紐帶，各模塊通過它結(jié)合成一整體。

本發(fā)明的有益效果是：該控制系統(tǒng)能夠滿足液壓脹形機的控制要求，把各個要求誤差控制在允許范圍之內(nèi)，具有高度的自動化程度，具有可控性、通用性以及良好的人機對話界面。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)硬件原理圖。

圖2是本發(fā)明的工控機數(shù)字量輸出與PLC接線圖。

圖3是本發(fā)明的脹形機軟件總體結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。

如圖1，控制系統(tǒng)采用半閉環(huán)控制算法進行控制，對壓邊機進行上、下位機聯(lián)合控制的總體控制方案。其中下位機為PLC，主要是控制脹形機的順序動作，保證沖壓過程有條不紊的進行。PLC輸入各種開關(guān)信號，完成控制電機啟停及電磁鐵通斷等開關(guān)量的輸出，并通過數(shù)字輸入輸出模板與工業(yè)控制計算機通訊。工業(yè)控制機主要任務(wù)是通過人機對話獲取用戶的操作命令和數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶的命令完成相應(yīng)的工藝分析和圖形數(shù)據(jù)顯示且保持相應(yīng)數(shù)據(jù)，并完成與PLC的通訊，發(fā)出相應(yīng)控制命令。

,控制系統(tǒng)輸入信號包括各種按鈕、開關(guān)和傳感器信號等，輸出信號包括比例溢流閥、比例換向閥和變量泵等，且這些信號里既有模擬信號又有數(shù)字信號。模擬量的輸入主要是由壓力傳感器、位移傳感器并通過模擬量輸入板傳送到上位機。模擬量輸出主要是上位機通過模擬量輸出板控制比例溢流閥、比例換向閥和比例泵。數(shù)字量的狀態(tài)監(jiān)視和控制主要是通過各種開關(guān)、濾油堵塞信號、電磁閥和數(shù)字輸入輸出板來完成。

如圖2，控制系統(tǒng)采用軟件觸發(fā)模式采集數(shù)據(jù)，設(shè)備的控制系統(tǒng)需要檢測增壓缸壓力和增壓缸溢流壓力，兩側(cè)缸的壓力和溢流壓力，另外還需要檢測兩側(cè)缸和頂出缸的位移，以及側(cè)缸閥芯位置。其中的5個壓力信號由每個缸的壓力傳感器采集，經(jīng)過信號調(diào)理端子板送至A/D轉(zhuǎn)換板。另外5個位移信號由側(cè)缸和頂出缸的位移傳感器采集，經(jīng)過信號調(diào)理端子板送至A/D轉(zhuǎn)換板。

控制系統(tǒng)控制2個比例泵，2個側(cè)缸的比例換向閥和1個側(cè)缸，1個增壓缸比例溢流閥。計算機數(shù)字控制量通過D/A板轉(zhuǎn)換成-10～+10V的DC信號，通過信號調(diào)理端子板送到電動調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)對電液比例閥和比例泵的控制。

控制系統(tǒng)數(shù)字量的狀態(tài)監(jiān)視和控制主要是通過各種開關(guān)，濾油堵塞信號，電磁閥和數(shù)字輸入輸出板來完成。在數(shù)字輸入輸出板上，需要16路輸入通道和8路輸出通道。

PLC與上位機通訊一般來說采用串口通訊方式。該方式編程較復(fù)雜，且易受干擾。針對本壓邊機工控機與PLC通訊IO量可以看出，僅需要對數(shù)字IO量進行簡單的通訊，且通訊過程中不處于慢速壓制工程中，所以不存在實時性要求。對此，搭建簡單的工控機與PLC的匹配電路將更加可靠、花費人力更少。對于工控機來說，16路數(shù)字輸入量可以通過信號調(diào)理直接輸入至數(shù)字輸入板卡。程序設(shè)計過程中，實時掃描工控機輸入端口，可以得知液壓脹形機正處于哪一動作狀態(tài)。電路圖也較為簡單，直接連接即可驅(qū)動。8路數(shù)字輸出量可以通過信號調(diào)理板加3854繼電器模塊輸出至PLC。均使用隔離輸人輸出可以達到完全消除干擾。

如圖3，控制系統(tǒng)的軟件開發(fā)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計。各模塊功能獨立，做到高內(nèi)聚、低耦合。根據(jù)系統(tǒng)控制需求，脹形機控制軟件系統(tǒng)設(shè)計為8個模塊。系統(tǒng)軟件以菜單界面模塊為中介，將各模塊拼裝在一起。監(jiān)視模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、文件存儲、編輯模塊、打印模塊及幫助模塊直接掛在菜單界面模塊下，通過菜單操作便可實現(xiàn)上述模塊的各項功能?？刂颇K要對生產(chǎn)過程進行監(jiān)視和控制。在各模塊中，控制模塊和菜單界面模塊最為重要，控制模塊完成對脹形機的控制，是整個軟件的核心；菜單界面模塊是各模塊之間的紐帶，各模塊通過它結(jié)合成一整體。