會“思考”的伺服驅動——西門子運動控製解決方案在得力仕伺服液壓成型機上的應用
高(gao)速(su)發(fa)展(zhan)的(de)現(xian)代(dai)生(sheng)活(huo),讓(rang)我(wo)們(men)享(xiang)受(shou)著(zhe)越(yue)來(lai)越(yue)便(bian)捷(jie)的(de)交(jiao)通(tong),無(wu)論(lun)是(shi)商(shang)務(wu)出(chu)行(xing)還(hai)是(shi)旅(lv)遊(you),都(dou)少(shao)不(bu)了(le)雲(yun)端(duan)的(de)飛(fei)行(xing)。我(wo)們(men)也(ye)許(xu)都(dou)會(hui)記(ji)得(de)飛(fei)機(ji)上(shang)可(ke)口(kou)的(de)簡(jian)餐(can),但(dan)可(ke)能(neng)從(cong)來(lai)不(bu)會(hui)關(guan)心(xin)盛(sheng)裝(zhuang)簡(jian)餐(can)的(de)餐(can)盒(he)是(shi)如(ru)何(he)生(sheng)產(chan)出(chu)來(lai)的(de)。類(lei)似(si)的(de)這(zhe)種(zhong)餐(can)盒(he)是(shi)由(you)塑(su)料(liao)板(ban)原(yuan)材(cai)料(liao),經(jing)過(guo)成(cheng)型(xing)機(ji)加(jia),就(jiu)變(bian)成(cheng)了(le)陪(pei)伴(ban)我(wo)們(men)飛(fei)行(xing)旅(lv)程(cheng)的(de)美(mei)味(wei)伴(ban)侶(lv)。
chengxingjishichengxingjiagonglingyuzhongdaguimoshiyongdechongyashebei,qizhongyiyeyachengxingjihejixieshifeilunqubingchengxingjiyingyongzuiweipubian。yuchuantongdechongyagongyixiangbi,yeyachengxinggongyizaijianqingzhongliang、減少零件數量和模具數量、提高剛度與強度、jiangdishengchanchengbendengfangmianjuyoumingxiandejishuhejingjiyoushi,ersifuyeyachengxingjizaishebeiyouluxitongzhongtongguocaiyongsifubeng,zaijieyuenengyuandetongshi,dafutigaoleshebeideyaliyuweizhijingdu,shichanpindezhiliangdedaogenggaobaozhang,zaigongyelingyuzhongdedaoleyuelaiyueduodeyingyong,shichengxingjizhongdangzhiwukuide“戰鬥機”。
東莞市得力仕機械科技有限公司(下文簡稱得力仕)是shi一yi家jia液ye壓ya機ji械xie生sheng產chan商shang,該gai公gong司si主zhu要yao產chan品pin為wei伺si服fu液ye壓ya成cheng型xing機ji,對dui於yu此ci類lei成cheng型xing機ji,壓ya力li精jing度du和he定ding位wei精jing度du是shi衡heng量liang設she備bei性xing能neng的de重zhong要yao指zhi標biao,而er該gai公gong司si為wei了le提ti高gao其qi30噸級伺服液壓成型機的壓力精度和定位精度,在新機型上采用了西門子運動控製部應用技術中心和西門子工業自動化有限公司(SIAS) 提供全套電氣產品解決方案。此台樣機於2013nianshanghaiguojigongyebolanhuiqianxitourukaifa,bingjihuacanjiazhanlan,kehuyifangmianduishebeideweizhiheyalijingduyouhengaoyaoqiu,lingyifangmianxiwangshebeinengzaisanzhouneiwanchengtiaoshi。suoyigaixiangmumianlinzhekaifazhouqiduan、開發難度大的種種困難。
下圖為係統拓撲:
液壓機械是通過流體進行工作的設備和工具。在這類設備中,液壓油通過液壓泵以高壓被傳送到設備中的執行機構(滑塊),eryeyabengyoufadongjihuozhediandongmadaqudong。tongguocaozonggezhongyeyakongzhifa,kongzhiyeyayouyihuodesuoxudeyalihuozheliuliang,geyeyayuanjianzetongguoyeyaguandaoxianglianjie。
伺si服fu液ye壓ya成cheng型xing機ji采cai用yong伺si服fu泵beng作zuo為wei驅qu動dong油you路lu的de元yuan件jian。用yong伺si服fu電dian機ji來lai控kong製zhi液ye壓ya泵beng,對dui液ye壓ya缸gang提ti供gong動dong力li源yuan,就jiu構gou成cheng伺si服fu泵beng。與yu單dan純chun動dong力li泵beng區qu別bie在zai於yu,動dong力li泵beng輸shu出chu功gong率lv固gu定ding,而er伺si服fu泵beng可ke以yi按an照zhao需xu要yao改gai變bian輸shu出chu功gong率lv大da小xiao,根gen據ju不bu同tong工gong況kuang所suo需xu供gong給gei相xiang應ying流liu量liang的de液ye壓ya油you,一yi方fang麵mian達da到dao節jie能neng的de目mu一yi方fang麵mian達da到dao節jie能neng的de目mu的de,另ling一yi方fang麵mian由you於yu伺si服fu電dian機ji可ke以yi精jing確que控kong製zhi液ye壓ya泵beng,使shi得de油you路lu驅qu動dong的de執zhi行xing機ji構gou(滑塊)運行精度大幅提高。
上方左側圖為滑塊重要工藝點的三個位置(A:滑塊初始位置;B:滑塊接觸到待成型物料位置:C:滑塊下壓最低位置);右側為滑塊不同工藝段的伺服泵流量和液壓係統壓力的對應曲線。具體工藝如下:
1.階段0(空閑狀態-滑塊處於位置A)
A滑塊不動,處於工作循環周期的開始;
B無流量設定;
C無壓力設定(如果是垂直運行的滑塊需要附加壓力補償其重力);
D對於垂直運行的滑塊,如果工作循環周期比較長,可以通過關閉油路係統的控製閥,使滑塊停止在該位置。
2.階段1(快下狀態-滑塊由位置A運行到位置B)
A滑塊盡可能快地移動到待成型物料的位置;
B設定最大流量值;
C無壓力設定(如果是垂直運行的滑塊,其重力可幫助其加速下滑);
D此階段可通過驅動器壓頻比控製(V/F控製)、速度控製或位置控製實現。
3.階段2(下壓狀態-滑塊由位置B運行到位置C)
A需要設定最大流量值20%左右的流量;
B需要設定最大壓力值50%左右的壓力;
C需要限製壓力上限值;
D需要進行精確的位置控製。
4.階段3(保壓狀態-滑塊處於位置C)
A無流量設定;
B最大壓力設定;
C滑塊位置逐漸壓緊物料直至達到設定壓力,之後進入保壓狀態;
D如果保壓時間足夠長,可以關閉油路係統的控製閥,封閉油路完成保壓,此時可以關斷電機。
5.階段4(回程狀態-滑塊由位置C運行到位置A)
A同階段1,但運動方向相反。
在傳統的控製係統中,控製邏輯的程序和控製工藝的程序會被放在可編程邏輯控製器(PLC)裏執行,而對於本項目使用的Siemens SINAMICS S120單軸伺服驅動器,它本身具備的驅動控製圖表DCC(Drive Control Chart)功(gong)能(neng)便(bian)可(ke)實(shi)現(xian)邏(luo)輯(ji)與(yu)工(gong)藝(yi)的(de)編(bian)程(cheng),就(jiu)好(hao)比(bi)伺(si)服(fu)驅(qu)動(dong)器(qi)也(ye)裝(zhuang)上(shang)了(le)一(yi)個(ge)聰(cong)明(ming)的(de)大(da)腦(nao),幫(bang)助(zhu)上(shang)位(wei)機(ji)分(fen)擔(dan)了(le)一(yi)部(bu)分(fen)運(yun)算(suan),這(zhe)樣(yang)便(bian)省(sheng)去(qu)了(le)上(shang)位(wei)控(kong)製(zhi)器(qi)和(he)驅(qu)動(dong)器(qi)通(tong)訊(xun)的(de)時(shi)間(jian),使(shi)得(de)單(dan)位(wei)時(shi)間(jian)裏(li)運(yun)算(suan)次(ci)數(shu)更(geng)多(duo),提(ti)高(gao)了(le)控(kong)製(zhi)精(jing)度(du)和(he)程(cheng)序(xu)運(yun)行(xing)效(xiao)率(lv)。設(she)備(bei)壓(ya)力(li)精(jing)度(du)從(cong)目(mu)標(biao)值(zhi)1.5bar提高到0.1-0.3bar,位置精度從目標值0.015mm提高到0.005-0.0075mm,精度的提高讓我們手中的餐盤變得更加精美,讓你的空中旅行更有味道;同時加工效率也得到提升,最小滑塊工作循環周期為2-3s。
由於客戶期待樣機可以在2013年上海國際工業博覽會參展,而調試於開幕的前三周才開始,通常的樣機開發周期要將近一個月的時間,西門子的工程師麵臨著時間緊、任務重的困難。得益於此項目采用的是全套西門子產品的電氣解決方案,基於全集成自動化(Totally Integrated Automation)的高效組態與調試,大大縮短了項目周期;另(ling)外(wai)由(you)德(de)國(guo)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)部(bu)應(ying)用(yong)技(ji)術(shu)中(zhong)心(xin)針(zhen)對(dui)伺(si)服(fu)泵(beng)及(ji)液(ye)壓(ya)成(cheng)型(xing)機(ji)具(ju)體(ti)工(gong)藝(yi)開(kai)發(fa)的(de)算(suan)法(fa)程(cheng)序(xu)包(bao),極(ji)大(da)程(cheng)度(du)地(di)縮(suo)短(duan)了(le)項(xiang)目(mu)開(kai)發(fa)的(de)周(zhou)期(qi),工(gong)程(cheng)師(shi)隻(zhi)需(xu)修(xiu)改(gai)相(xiang)應(ying)接(jie)口(kou)的(de)參(can)數(shu)即(ji)可(ke)完(wan)成(cheng)用(yong)戶(hu)自(zi)定(ding)義(yi)的(de)工(gong)藝(yi)控(kong)製(zhi)。使(shi)得(de)原(yuan)計(ji)劃(hua)近(jin)一(yi)個(ge)月(yue)的(de)項(xiang)目(mu)在(zai)一(yi)周(zhou)左(zuo)右(you)的(de)時(shi)間(jian)內(nei)完(wan)成(cheng)。此(ci)算(suan)法(fa)程(cheng)序(xu)包(bao)由(you)西(xi)門(men)子(zi)免(mian)費(fei)提(ti)供(gong)並(bing)開(kai)放(fang)源(yuan)代(dai)碼(ma)。更(geng)值(zhi)得(de)一(yi)提(ti)的(de)是(shi),西(xi)門(men)子(zi)針(zhen)對(dui)於(yu)不(bu)同(tong)行(xing)業(ye)和(he)不(bu)同(tong)應(ying)用(yong),提(ti)供(gong)了(le)豐(feng)富(fu)的(de)工(gong)藝(yi)包(bao):印刷行業(Printing)、注塑行業(Injection Moulding Electric)以及收放卷應用(Winder)、飛剪應用(Flying Cutter)等等,使客戶節省了成本,並為設備的改進提供了上升的空間。
小xiao小xiao的de餐can盒he也ye是shi來lai之zhi不bu易yi,新xin設she備bei的de樣yang機ji開kai發fa更geng為wei艱jian難nan,但dan在zai西xi門men子zi行xing業ye工gong藝yi應ying用yong的de豐feng富fu支zhi持chi下xia,再zai加jia上shang產chan品pin強qiang大da的de功gong能neng和he性xing能neng保bao障zhang,讓rang這zhe一yi切qie變bian得de簡jian單dan高gao效xiao,改gai變bian著zhe工gong業ye,也ye改gai變bian著zhe我wo們men的de生sheng活huo!下(xia)一(yi)次(ci)你(ni)在(zai)享(xiang)受(shou)雲(yun)中(zhong)飛(fei)翔(xiang)的(de)自(zi)由(you)時(shi),當(dang)陽(yang)光(guang)暖(nuan)暖(nuan)的(de)灑(sa)在(zai)身(shen)上(shang),為(wei)你(ni)披(pi)上(shang)一(yi)件(jian)柔(rou)亮(liang)的(de)外(wai)衣(yi),你(ni)在(zai)萬(wan)米(mi)高(gao)中(zhong)品(pin)嚐(chang)著(zhe)美(mei)味(wei)的(de)午(wu)餐(can),手(shou)指(zhi)劃(hua)過(guo)精(jing)致(zhi)餐(can)盤(pan)的(de)瞬(shun)間(jian),你(ni)能(neng)否(fou)感(gan)受(shou)到(dao)西(xi)門(men)子(zi)正(zheng)在(zai)裝(zhuang)飾(shi)我(wo)們(men)的(de)生(sheng)活(huo)。
圖:得力仕液壓成型機係統拓撲圖

圖:得力仕液壓成型機


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