货架冷弯机组系统功能介绍

1系统配置：

货架冷弯机组系统由开卷机、校平机、切头焊接机组、伺服送料机组、在线冲孔压力机、冷弯机组、定尺飞剪、出料架等基本结构组成，(如图1所示)。也形成了货架冷弯组件特有的冷弯成型工艺特点。根据从生产现场采集到的数据分析，实际孔位控制精度σ基本稳定在±0.15mm以内，且孔位误差符合正态分布规律，电气控制精度确保在一个旋转编码脉冲上漂移，从根本上也保障了总长度上的累积误差很小，基本稳定在6σ以内。由此也对货架组件的冷弯制造工艺提出了更高的要求，并形成了货架组件特定的冷弯生产关键技术和设备。 

2发展方向：

伺服系统一般有两个发展方向。一个是满足一般工业应用要求，在对性能指标要求不高的应用场合，追求低成本、少维护、使用简单等特点的驱动产品，如变频电机、变频器等。另一个即是代表着伺服系统发展水平的主导产品—伺服电机、伺服控制器，追求高性能、高速度、数字化、智能型、网络化的驱动控制，以满足用户较高的应用要求。

伺服技术在冷弯成型设备中的应用涉及到这两类发展方向，上位机的选择涉及CNC系统或可编程控制器（PLC），并通过伺服系统配置的标准串行通信接口（如RS-232C、RS-422接口、专用多芯线缆接口等）和专用的局域网接口进行系统控制和数据传输与处理，系统实现如下功能：运用伺服电机、伺服控制器构成的在线伺服装置实现在线冲孔准确定位控制组块、运用变频电机、变频器等构成的系统主体传动系统实现产品在线长度液压切断定位控制，货架冷弯成型设备的系统运行参数通过人机对话的方式来设置，伺服系统参数的在线调试设定及其自整定功能、系统故障自诊断与分析功能等需要结合机组的生产工艺性及其现场采集的数据及其处理结果并结合选用的上位控制机系统和软件配置进行设定和调试。

3控制算法：

冷弯成型设备采用从主传动电机轴端的位置旋转编码器采集位置和速度信号，在冷弯型材某个平面接触旋转编码器采样信号，构成系统主传动交流变频电机的运动控制内、外部闭环速度位置调节系统，内部速度控制闭环采用速度实时检测控制算法。这样不仅使电机的低速性能得到进一步提高，速度波动和转矩波动降到很低，还确保了冷弯成型过程的运行稳定和速度控制，外部位置控制闭环采用PID运动控制算法，确保冷弯成型过程的位置定位控制精度和位置定位效率。

目前应用在货架冷弯成型设备中的伺服控制器都采用了多种新算法。目前比较常用的算法主要有PID/IPD（比例微分积分）控制切换、前馈控制、速度实时监控、共振抑制控制、可变增益控制、振动抑制控制、模型规范适应控制、反复控制、预测控制、模型跟踪控制、在线自动修正控制、模糊控制、神经网络控制等；通过采用这些功能算法，可以使伺服控制器的响应速度、稳定性、准确性和可操作性都达到了很高的水平，实现了真正意义上的全数字控制。

货架冷弯成型机组的系统

1基本组成：

该系统由五部分组成，即计算机（PC）或PLC构成的上位控制系统、伺服驱动控制卡、交流伺服调速系统（交流伺服控制器、伺服电机、相应的控制电缆等）、传感检测反馈系统及相应辅助执行系统。

2工作原理：

上位主控系统与伺服驱动控制卡相连，可以通过数据线发送位置或速度调节指令，设定PID调节参数（程序设计过程中将其作开放性设计，便于在线作适应性调整），并进行数模（D/A）转换，通过相应的控制板卡输出±10V的模拟信号并经过交流伺服控制器转换后驱动伺服电动机，在电机轴端装有增量式旋转编码器或在被传动的受控物体上设置测量辊和增量式旋转编码器转换装置，并通过旋转编码器提供反馈信号（A、B、IN脉冲）来完成伺服系统的位置半闭环或封闭环位置反馈控制系统。位置反馈环中的传感元件-增量式光电编码器将运动构件实时的位移（或转角）变化量以A、B相差分脉冲形式长线传输到现场控制站（PC机或PLC）中进行编码器脉冲计数，以获得数字化位置、速度等信息，主控上位机计算出给定位置与实际位置（即反馈到的位置）的偏差并根据偏差范围采取相应的PID控制策略，将数字控制作用经数模转换变成模拟控制电压，并输出给伺服放大器，终调节电机的运动（正、反转和定位停止等），完成期望值的重复多次定位，在控制原理上实现小误差高精度的快速位置定位；辅助执行系统完成相应的压力机工作循环实现冲压工序等。

控制系统设计的几个主要问题

1输入信号的控制精度

增量式编码器的每转脉冲数及测量辊的圆周长，如：φ90测量辊配每转输出1000个脉冲的光电编码器与每转输出2000个脉冲的光电编码器之间的差异、φ50测量辊与φ90测量辊的控制精度差异；终反映出来的即是每个输出脉冲所对应的长度值，即圆周长与每转输出脉冲数的比值，尽量选择比值小的产品。

2输出信号的控制精度：

由于测量信号滞后和控制传送滞后、位置环PID控制算法上的不同，参数整定所确定的Kp、Ki、Kd及采样周期T等，在数字PID调节控制系统中，在过程的开始、结束或大幅增加设定值时，会产生积分积累，引起系统较大的超调，甚至振荡，这对于伺服电机的运行来说是不利的。

系统的机械精度控制在一定误差范围内，电气控制精度（编码器脉冲）即可得到提高，鲁棒性强，可以在很多场合达到较高精度位置控制的要求，永磁同步电动机交流伺服系统在技术上已趋于完全成熟，具备了十分优良的低速性能，并可实现弱磁高速控制，拓宽了系统的调速范围，适应了高性能伺服驱动的要求。并且随着永磁材料性能的大幅度提高和价格的降低，其在工业生产自动化领域中的应用将越来越广泛，目前已成为交流伺服系统的主流。