[发明专利]一种基于PID算法的数控冲床PLC控制系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种基于PID算法的数控冲床PLC控制系统，适用于机械领域。

背景技术

数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，数控冲床是应用数控技术对各种板材如普通钢板、不锈钢及铝板等进行冷冲压成形或冲孔加工的一种机械加工设备。数控系统的引入，使用户可进行CNC系统的人机交互控制，提高了系统的操作性和可维护性。常规的CNC控制系统由运动控制器和内装式PLC组成，分别完成轨迹控制和顺序控制。然而，该控制架构本身会引起冲床进给不稳定、误差较大的问题，给实际应用带来不便。

微机数字控制技术是机械制造行业现代化的标志，柔性制造系统FMS(Flexible Manufacturing System)、计算机集成制造系统CIMS(Computer Integrated Manufacturing System ) ,智能制造系统IMS( Intelligent Manufacturing System)的应用，进一步说明数控技术已经成为现代制造技术的基础，其水平的高低是衡量一个国家工业现代化水平的重要标志。微机数字控制技术具有的逻辑处理能力可根据不同的指令进行不同方式的信息处理，从而可以通过软件来改变信息处理的方式，而不改动电路或机械机构，使机械设备具有柔性。

发明内容

本发明提出了一种基于PID算法的数控冲床PLC控制系统，利用欧姆龙PLC作为中央控制器，整个系统响应速度快，定位精度高，运行稳定。

本发明所采用的技术方案是。

所述控制系统采用位置环、速度环、电流环三环控制模式，由PLC位置控制伺服模块根据所设计的机械部件工艺要求产生的位置、速度指令，再通过位置、速度、电流控制器分别对位移误差、速度误差、电流误差进行P调节和PI调节，可以得到较好的补偿。

所述控制系统在达到理想的动态性能同时，还附加有速度前馈控制，即在PI的基础上，叠加上正比于内部指令速度的信号，用来减小微分增益或电机环路阻尼所带来的跟随误差。

所述控制系统的电流控制器和速度控制器采用PI控制，位置控制器采用P控制，电流控制器的输出最终转化为电压信号控制伺服电机。伺服电机的转速与输入信号的脉冲频率成正比，而电机的移动量则由脉冲数决定。

所述控制系统在配置伺服位置模块之后，通过脉冲发送指令和绝对位移指令，向伺服驱动器发送指定数量的脉冲串，从而实现伺服电机的定位控制。PLC控制向伺服驱动器发送的脉冲数量、移动速度、加减速时间，实现准确定位控制。

本发明的有益效果是：该伺服控制系统具有高精度、高可靠性、快速定位的特点，伺服控制系统无论从速度控制还是精度控制上，能大幅度降低电机运行的能耗，能量转换效率高。

附图说明

图1是本发明的数控冲床液压系统框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，当外负载变化、系统挠动引起液压缸的速度压力发生变化时，传感器将测得的信号经过A/D转换，与给定的控制信号相比较，比较所得的偏差信号作为控制器的输入，控制器的输出作为控制量经过D/A转换，通过放大器后作用在比例伺服阀的阀芯上，通过调节阀芯的位移，来改变阀的开口度，从而改变进入液压缸的流量，使液压缸能够克服外负载的干扰和系统的挠动，保持稳定的速度和压力。

数控冲床是一种高精度、高效率的自动化设备，提高数控冲床的可靠性尤为重要。伺服系统的PLC根据工艺要求自动计算机械部件位置，PLC位置控制模块将速度信号和位置设定值通过总线传输到伺服驱动器，与旋转编码器检测到的伺服电机的实际速度和实际位移相比较，再通过集成在数字伺服驱动器中DSP内部的PID算法进行PID调节，产生的控制信号控制伺服电机的驱动电路，从而实现精确定位的目的。

系统采用位置环、速度环、电流环三环控制模式，由PLC位置控制伺服模块根据所设计的机械部件工艺要求产生的位置、速度指令，再通过位置、速度、电流控制器分别对位移误差、速度误差、电流误差进行P调节和PI调节，可以得到较好的补偿。在达到理想的动态性能同时，还附加有速度前馈控制，即在PI的基础上，叠加上正比于内部指令速度的信号，用来减小微分增益或电机环路阻尼所带来的跟随误差。