[发明专利]一种伺服压力机的新型驱动系统及控制装置

说明书

本发明涉及锻压机械和电机控制技术领域，特别涉及一种伺服压力机的新型电机及控制装置，包括伺服压力机外部输入信号、人机交互界面、运动控制功能模块、高层协议栈COE和TCPIP协议栈、指令解析模块、ucosⅡ嵌入式操作系统、电机控制状态机、电机控制模块、硬件的电流信号调理电路、位置信号调理电路、故障保护和PWM及其他功能硬件、功率驱动电路、六相全桥的IGBT模块、两个三相直线电机相、两个三相直线电机的位置传感器、采样电路和滑块。本发明提出的技术方案为集成运动控制器和2个伺服控制器于一体，消除了通讯延迟，取消了齿轮消除了间隙，提高滑块位置的控制精度；由于采用了两个电机独立控制，可实现控制滑块左右平衡的闭环实时控制。

技术领域

本发明涉及锻压机械和电机控制技术领域，特别涉及一种伺服压力机的新型驱动系统及控制装置。

背景技术

专利号为CN105700453B的《一种智能型伺服压力机的控制系统及其控制方法》提出了一种利用汇川PLC和汇川伺服驱动器实现伺服压力机的控制系统方案，方案新颖，但存在一个致命的缺点-不通用性，文中表述伺服传动机构的传动比是通过CPU计算得出的机械传动比，此种不能实现不同连杆类型的压力机进行运动控制的功能，因为整个运动控制过程的减速比和传动比都是伺服控制计算得出的，而不是根据机械设计尺寸输入的。此种问题产生的根本原因在于该控制系统配套了汇川通用的伺服驱动器，而非为压力机专用的伺服驱动控制系统。

南航专利号为CN103660361B的《一种伺服压力机控制系统》表述的内容为采用嵌入式的方式实现压力机的整个控制逻辑和电机控制运行，ARM9实现整机逻辑控制和运动控制单元，FPGA实现伺服电机运行和控制，并且搭载了嵌入式的实时操作系统和实时内核。ARM9和FPGA通讯总线通讯，通讯延迟会影响FPGA控制电机延后至少两个PWM周期，同时未提供双电机同步的控制方案。

广东工研院专利号为CN106881903A《一种伺服压力机控制系统》内容表述为整机控制系统包括运动控制器和伺服控制器两大核心，运动控制器连接IO接口模块、操作面板和人机界面，表述内容中运动控制器包括了PLC和运动控制单元。一般情况下，运动控制器的稳定性远远不如PLC，并且运动控制器和伺服控制器的通讯延迟会至少影响电机运行的多个控制周期及以上，严重影响伺服电机的控制性能。

扬力的专利号为CN1021183911A《伺服压力机的控制系统》内容为现阶段工业主流的伺服压力机控制系统，主要构成包括了三部分，核心控制单元PLC，运动控制单元和伺服驱动单元，分别作用为伺服压力机整机逻辑输入输出，运动控制曲线和反馈计算，电机驱动和运行。优点是结构明确，功能分明，但缺点是运动控制器和伺服驱动器的信号传输需要通过CAN或者SSCNET或者其他高速通讯协议，通讯过程中造成的运动过程中数据通讯延迟是对电机控制器的动态响应造成影响。同时未能明确双电机同步功能。

上海交通大学申请的专利号CN101396876B名称为《双电机机械协调同步滑块驱动八杆伺服压力机》，采用了双电机机械协调同步滑块驱动连接装置，可实现大吨位的拉伸和伺服功能，但由于上部小连杆连接滑块台，使得大滑块最终仍为由公共的一个丝杆机构进行驱动，缺点为发生载荷偏置时，无法校正；并且传动形式较为复杂，增加了压力机的传动成本和故障概率。

机械科学研究总院申请的专利号CN102306011B名称为《一种直线运动单元双轴同步控制方法》，采用了丝杆形式作为传动系统，不适用于伺服压力机行程较快的传动形式。苏州生物医学工程申请的专利号为CN102355176A名称《一种双电机同步控制系统及其实现方法》采用的旋转电机作为驱动装置，并利用工控机进行总控，此类方式较直线电机驱动的传动方式，传动结构复杂，存在机械间隙等问题。