李仕泽

摘 要：压力位移控制系统分为单独压力控制、单独位移控制、压力与位移综合控制。主要的控制系统由HMI、PLC和伺服组成，本文通过对压力与位移自动控制系统的应用分析，阐述了如何实现其高效性和精准性相结合的原理。

关键词：压力位移控制；组态软件；精准性；高效性

一、压力控制方案

1、控制目的：

根据不同产品对力的不同需求，随意设定相应的的压力达到力的准确控制。

2、工作原理：

（1） 根据不同产品对力的不同需求，随意设定相应的的压力达到力的准确控制。

（2）根据现有要压装产品对力的需求通过HMI设置相应的压装力，经总线传输给PLC控制器，PLC控制器对伺服进行控制。当作用力受到产品后压力传感器采集当前的实时压力并反馈给PLC控制器。PLC控制器通过当前实际压力与设定压力的对比精准的控制伺服缸的运动。从而实现力的精准控制。

（3）通过HMI显示器还可以实时观测到压装过程中压力的变化过程、压装过程的峰值、压力的最终值从而判断压装结果是否合格。它是通过压力传感器，把压力信号直接传送到PLC中，再经总线传送到HMI显示器。以供操作人员观察整个压装过程中力变化。

4、系统的优点：

（1）通过HMI显示器可以很方便的观察压装过程力的变化。

（2）利用压力传感器对压装过程进行实时的监控与反应，对压装过程与压装结果进行OK与NG 的判断。

（3）由于本控制系统采用电动伺服缸，保证了输出压力的准确，特别是在一些需要精准控制压装力的产品中更能体现伺服电缸的可控性。相对于气缸、液压缸等电动伺服缸是不会受到气压、液压等的影响使输出的力矩更平稳。

（4） 压力控制≤0.5%FS。

（5）本控制系统有两种控制模式（手动模式、自动模式），这两种控制模式都是分别独立的控制电路，手动模式完全保留原来的控制方式。

（6）本系统还可设置压力超限报警，当压装力大于设置压装力上限时，系统会提示报警，并停止压装。这样大大提高了设备与产品与工作人员的安全性。

二、位移控制方案

1、控制目的：

根据产品工艺输入位移数据，自动开启到指定位置，并且能够精准的运动到指定位置，且能根据不同工艺实现任意位置任意速度的精确定位。

2、工作原理：

（1）工作者通过触摸屏的位移数据窗口设置伺服位置。

（2）根据压装的控制需要，编写合适的控制程序。根据操作人员设置的压装位置数据值，传感器经PLC逻辑计算后，当达到目标位置时停止运动。

（3）工步一：通过数据设置窗口设置所需数值，通过现场总线通信将所设数值传送给PLC做下一步的计算处理。

工步二：一旦PLC通过位置传感器及编码器位置得到的检测值等于设定的目标值时，伺服运动立即停止。

（4）在整个过程中我们都可以通过触摸屏很直观的看到压装整个过程位置的变化曲线。

3、本控制系统的优点：

（1）本系统采用PLC+触摸屏控制，运用现场总线通信技术构成一个控制网络，大幅度的提升了自动化控制程度。

（2）通过触摸屏可以便利的设置多段压装位移值，并且通过触摸屏，可以显示出位移实时数据和压装过程的实时曲线。

（3）利用外围传感器的实时检测与编码器的实时反馈。实时调节伺服的运行速度，当设定值等于检测值时，系统能够准确快速的停止，达到快速精确控制的目的。

（4）本系統由于可对位置的任意控制，在实际的工作环境中我们可根据实际需求设置多段位移与速度，在无效行程时可让伺服快速走位，当接近目标位置时可慢速精确走位，这样既提高了工作效率又达到了精确控制。

（5）本系统还可设置位移超限报警，当压装位移大于设置压装位移上限时，系统会提示报警，并停止压装。这样大大提高了设备与产品与工作人员的安全性。

三、压力位移监控方案

1、控制目的：

根据工作人员在HMI上设定的压力位移数值，系统控制并采集生成压力位移曲线，判定压装过程是否合格并做数据分析和存储。

2、工作原理：

（1）系统通过对压力与位移的采集自动生成实时曲线，直观的显示在HMI上。

（2）通过对压装过程的判断设置，我们可以清楚的在HMI上看见压装关键点的情况，进而判断压装的有效性。系统本身具备判断功能，并在HMI上显示判断结果。

3、本监控系统的优点：

（1）本系统具有数据存储与读取功能：可存储多套压装程序，程序调用快捷方便，程序具备编辑调整和设置密码锁定功能；

（2）本系统压装数据（压力/位移）具备存储（历史数据存储不小于10万条数据）及导出、拷贝能力；具备多个压装数据中对同一拐点的数据的读取及统计分析能力（能转化为EXCEL等格式数据）。

（3）本系统可提供多种压装功能，可压装到力或相对力，压装到位移或相对位移，压装到外部信号，具有延时保压、程序跳转及测量功能。

（4） 本系统能对压装数据和压力-位移曲线实时显示和历史保存功能，能单独监控各工位的过程压力和位移；压装过程压力曲线采样频率应≥5KHZ，响应速度≤10毫秒；压力和位移监控要求配置位力传感器和位移传感器，力传感器精度≤0.5%FS，位移传感器检测精度≤0.01mm。

（5） 本系统可提供至多种类型的公差窗口判断模式和包络线公差判断模式；

（6）本系统可提供拐点窗口，能正确捕捉显示曲线上的拐点值；提供直接在曲线界面上添加公差窗口、编辑公差窗口功能；具备压装过程超限报警和报警记录功能，同时显示故障、诊断和必要的排除故障信息的提示。压装过程中如出现压装力或位移不在规定的范围内，设备应能自动停机并进行声光报警。且压装力和位移数据/数值/曲线可在工位上得到监控。

（7）本系统具备压装力监测的各应用的“OK”/“NG”标准在同步工程期间确定，而后由成交公司、采购公司和伺服压缸等公司共同改进。可认为，各工位将有多重“OK”/“NG”标准。

参考文献：

[1]电机调速与伺服驱动技术在压力机行业中的应用、锻压设备与制造技术，2007（6）：10-14.

[2]基于交流电机重载驱动的复合型伺服压机，电机与控制应用技术，2008（9）：11-14.

[3]最新伺服压机的开发以及今后的动向，锻压装备与制造技术，2006（6）：11-14.

[4]伺服与运动控制系统设计。北京：人民邮电出版社，2010.