【文章內(nèi)容簡介】 徑為： mmDD 1802 ??? ?外 。 1） 缸蓋厚度的確定 一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度 t按強度要求可以用下面的公式進行近似計算。 mmPDt y ][ ????? ? 。 因此，取缸蓋厚度為 mmt 20? 。 2） 最小導向長度的確定 當活塞桿全部外伸時，從活塞支撐面中點到缸蓋滑動支撐面中點的距離 H稱為最小導向 長度。如果導向長度過小，將使液壓缸的初始撓度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設計時務必保證一個最小導向長度。 對一般的液壓缸，最小導向長度 H應滿足以下要求 220 DLH ?? 式中 L 液壓缸的最大行程； D 液壓缸的內(nèi)徑。 mmDLH 2252150203000220 ????? 。 該液壓缸取 mmH 230? 。 同理可得，彎曲油缸的行程為 100mm,取活塞桿長度為 130mm,兩個彎曲油缸的設計過程同上，計算過程同上，可得， mmd 50?彎 ， mmD 90?彎 ，mm10?彎? ， mmt 15?彎 。 電氣方面的有關設計及應用 通過以上的分析，可以得出，要想精確控制彎管的形狀和質量，必須有精確的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以通過控制電流的大小來改變伺服閥中油的流量大小，從而控制油缸的伸長量以及運動速度，來控制矩形管的形狀，同時，必須有相應的傳感器接入電氣控制系統(tǒng)中，選取 光電編碼器安裝在滑軌上，通過感應滑軌與滾彎機構的距離， 13 可以控制頂鐓油缸的速度和位置；在彎曲油缸的活塞桿中安裝位移傳感器，通過工控PC 機來控制精確的彎曲位移，經(jīng)過設計與查詢有關資料，控制系統(tǒng)總圖如圖 32 所示。 伺 服 閥 2 Y 油 缸位 移 傳 感 器A / D 轉 換伺 服 閥 1 X 油 缸光 電 脈 沖 位 置傳 感 器計 數(shù) 卡計算機D / A轉換控 制 器 圖 32 彎管機控制系統(tǒng)總圖 首先由計算機生成控制目標曲線，通過對每一點的彎曲油缸的伸長量和頂鐓油缸的伸出速度進行的精確計算處理，經(jīng)過 D/A 轉換成為模擬信號，在控制器經(jīng)過電流放大、顫震信號、 PWM 處理后控制伺服閥（液壓缸伸出的速度與伺服閥控制電流成正 比）由此控制液壓缸動作。首先，對于頂鐓油缸控制回路，頂鐓油缸的位置和速度由光電脈沖傳感器檢測并轉換為相應的數(shù)字脈沖信號反饋給計算機，由計算機進行頂鐓油缸速度和位置的監(jiān)測、控制。由于管件由多弧段組成，在小半徑段，自動降低頂鐓油缸推進速度；為提高效率，在大半徑段自動提高頂鐓油缸推進速度。其次對于彎曲油缸控制回路，彎曲油缸伸長量由位移傳感器檢測并轉化為相應的電壓信號。一方面，直接反饋到控制器實現(xiàn)對油缸位置的模擬 PID 的位置閉環(huán)控制。同時，將此信號經(jīng)過A/D轉換后傳給計算機，實現(xiàn)對彎曲油缸的多環(huán)路串級伺服控制。計算 機在采集彎曲、頂鐓油缸信號進行控制的同時對傳回的兩路信號在顯示器進行動態(tài)顯示，直觀顯示理想曲線與實際彎管曲線（不同顏色）差異，使操作者能夠更加直觀、更加方便的監(jiān)視彎管機工作狀態(tài)、彎管進程、理想曲線和實際曲線重合度等。 電液伺服控制系統(tǒng)硬件結構組成 控制系統(tǒng)對于不同的制管要求和需要的彎曲力矩不同 , 有全伺服電機控制、全液壓控制和液壓 2電機混合控制。由于電液控制系統(tǒng)具有控制精度高、響應速度快、信號處理靈活、輸出功率大、結構緊湊及功率質量比大等優(yōu)點 , 在大量的數(shù)控彎管機系統(tǒng)中 , 主要采用電液比例閥或 電液伺服閥來產(chǎn)生彎曲力矩 , 從而準確地控制彎管的角度。電液伺服閥控制系統(tǒng)由以下部分組成 : 基于工業(yè) PC 數(shù)控系統(tǒng)主模塊、數(shù)模轉換卡、計數(shù)器定時器卡、數(shù)據(jù)采集卡，伺服放大器、電液伺服閥以及執(zhí)行機構 , 電 14 液伺服閥控制系統(tǒng)硬件結構框圖 , 如圖 9所示。 圖 33 電液伺服閥控制系統(tǒng)硬件結構圖 （ 1） 基于工業(yè) PC 數(shù)控系統(tǒng)主模塊 為加工二維彎管完成動作 , 數(shù)控彎管機數(shù)控系統(tǒng)必須實現(xiàn) 2個軸坐標運動控制。通過運動控制卡向伺服控制單元發(fā)送頻率可變的脈沖 , 從而準確地控制伺服電機的運動速度和移 動位置 , 通過輸入輸出卡來控制外設的開關信號 , 運動控制卡和輸入輸出卡都插在 IPC 的擴展插槽上。系統(tǒng)的核心在于彎曲動作的實現(xiàn) , 它是由電液伺服控制系統(tǒng)中的電液伺服閥來完成的。在對伺服閥的控制中 , 采用了 PID控制算法來實現(xiàn)電液伺服閥的精確控制 , 控制算法中的大量計算由具有強大計算功能的工業(yè) PC機來完成。 （ 2） 數(shù)模轉換 (D/A ) PC7484 板是為了工業(yè) PC 機或 PC 兼容機設計的一種多功能綜合接口板。板上有12位單端 16路 /差分或 8路 A/D 輸入、 4路 12 位獨立 D/A 電壓電流輸出、 16路開關量輸入 /輸出、 3路脈沖記數(shù) /定時中斷等多項功能。本板適用于各種工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)測量及控制，集成度高，功能強大，可靠性好，數(shù)據(jù)采集穩(wěn)定，且價格低廉，符合PC總線標準，以中斷或查詢方式工作，占有連續(xù) 16 個 I/O 口地址。 A/D 轉換芯片采用高性能的 AD1674 芯片， D/A 芯片采用 DA7625， A/D、 D/A 芯片有多量程、單雙極性輸入輸出， DC 電源隔離模塊給模擬器件供電，從而進一步提高了可靠性。 PC7484 模擬量輸入輸出及脈沖信號有孔頭接入，通過改變跳線器就可以選擇 A/D、D/A不同的電壓輸 入輸出范圍。 16 路開關量輸入輸出信號由 IDC 接頭連接，輸入輸出為 TTL 電平，占用 16個 I/O 端口地址，可采用查詢或中斷方式工作。 D/A 轉換器 , 主要由參考源、電阻網(wǎng)絡、開關電路和輸出運算放大器組成。它是一種譯碼電路 , 其輸入是數(shù)字量 , 輸出是模擬量。電液伺服閥是利用電流信號來控制大功率的液壓能工作 , 從而驅動液壓缸動作。為了控制彎管速度 , 就要改變伺服閥的流量 , 從而必須改變輸入伺服閥的電壓信號。選用 PC7484 數(shù)模轉換 (D/A ) 卡來實現(xiàn)數(shù)字量向電壓信號的轉換 , 它是雙通道、雙極性、分辨率為 12 位的 D/A卡 , 插在工控機主 15 板上的 ISA 擴展槽上 , 通過改變輸入 D/A 卡的 12 位數(shù)字量來改變輸出給伺服閥的電流信號。采用 DAC7625，該芯片轉換時間短，工作穩(wěn)定，可靠性高。 DAC7625內(nèi)含 4路獨立 D/A，芯片內(nèi)部具有上電自動清零電路，可實現(xiàn)單 /雙極性清零?？刂齐娐愤x中哪路 D/A，該 D/A即從數(shù)據(jù)線上讀取數(shù)據(jù)并啟動 D/A開始轉換，經(jīng)過運放輸出。主要參數(shù)性能如下： 輸出通道：獨立 4路 輸出信號范圍： 電壓方式： 05V； 010V； 5? V， 10? V 電流方式： 420mA 輸出阻抗： ? 2? D/A轉換器件： DAC7625 D/A轉換分辨率： 12 位 D/A轉換碼制：二進制原碼（單極性） 二進制偏移碼（雙極性） D/A 轉換時間： ? 1us D/A 轉換綜合誤差： 電壓方式： ? %FSR 電流 方式： ? 1%FSR 電壓輸出方式負載能力： 5mA/每路 電流輸出方式負載電阻范圍： ? 400? I/O 地址： 30430BH R E FLDA 762 5R E FHVVssLDACGNDR/w VoDN/CCSABCDVout Vout Vout Vout DB8DB9DB10DB11DB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7VRESETA0A1 圖 34 DA7625管腳圖 16 （ 3） 計數(shù)器定時器 為了能夠完全滿足數(shù)控彎管機的彎管工藝要求 , 必須對彎曲角度進行實時 的跟蹤 , 并對彎管速度和角度進行控制 , 從而最大限度的克服彎管材料的反彈以及機械部分對彎曲角度的影響。為此 ,在彎曲軸上安裝了一個位移編碼器 , 位移編碼器是一種脈沖形式輸出的傳感器 , 常用于位置和位移檢測系統(tǒng)。為了能夠在高精度的時間內(nèi)獲得對編碼器輸出的脈沖進行準確的計數(shù) , 從而獲得當前的彎曲角度和速度 , 采用計數(shù)器定時器卡 PC7484 來定時采集編碼器輸出的脈沖數(shù)。板上使用一片 8253提供 3通道 16位字長定時 /計數(shù)器，由于有光電隔離器件，計數(shù)脈沖頻率范圍為 025KHz，當用于脈沖計數(shù)時，三路脈沖信號由接口 輸入，經(jīng)過限流電阻和光電隔離芯片后進入8253，由于有光電隔離器件，對干擾有效脈沖信號的早聲可起消除作用，提高了可靠性，但降低了脈沖頻率的計數(shù)范圍，約為每秒 025KHz。用于脈沖計數(shù)方式時，跳線都斷開，當用于定時中斷方式時，有內(nèi)部 1MHz晶振提供時鐘。它們既可以單通道使用，也可以通過板上跳線器多通道級聯(lián)使用。同時定時器輸出也可通過跳線器接到總線的中斷信號上，用于定時中斷控制。當用于定時器時，脈沖計數(shù)占用 4個地址。 （ 4）伺服放大器 PCL7484 板將 5V～ + 5 V 的雙極性電壓送給伺服放大器 , 經(jīng)放大后去驅動電液伺服閥。隨著伺服放大器輸入的電壓的不同 , 輸出的電流也不同 , 伺服閥閥口的開度隨之發(fā)生變化 , 從而控制進入彎曲油缸的流量。這樣 , 就可以對彎管速度和角度進行控制。伺服放大器與電液伺服閥及油缸一起 , 組成性能優(yōu)良的位置、速度、加速度、流量及力等閉環(huán)控制系統(tǒng)。同時 ,通過伺服放大器 , 能夠調(diào)整伺服閥的增溢、零漂及擾動。 PID 控制算法及在伺服系統(tǒng)的功能 在連續(xù) 時間的控制系統(tǒng)中 , PID 算法因其結構靈活、參數(shù)整定方便、設計成熟等 , 從而被成功地應用在工業(yè)過程控制中。 PID 調(diào)節(jié)的 實質是根據(jù)輸入的偏差值 , 按比例、積分、微分的函數(shù)關系進行運算 , 其運算結果用于輸出控制。在一般的 PID 控制系統(tǒng)中 , 數(shù)字調(diào)節(jié)器的輸入是執(zhí)行機構所能達到的位置 , 數(shù)字調(diào)節(jié)器的輸出與過去的狀態(tài)有關。在模擬系統(tǒng)中 , PID 算法的表達式為 ])()(1)([)( dt tdeTdtteTteKtP dp ? ??? 式中 P ( t) —— 調(diào)節(jié)器的輸出信號 K p —— 調(diào)節(jié)器的比例系數(shù) T i—— 調(diào)節(jié)器的積分時間 T d—— 調(diào)節(jié)器的微分時間 17 e (t) —— 調(diào)節(jié)器的偏差信號 , 它等于測量值與給定值之差 在工業(yè)過程控制中 , 這種模 擬 PID調(diào)節(jié)器有電動、液動和氣動等多種類型 , 是用硬件來實現(xiàn) PID調(diào)節(jié)規(guī)律的。目前 , 用計算機軟件 (包括 PLC的指令 ) 來實現(xiàn) PID 調(diào)節(jié)算法不但成為了可能 ,而且具有更大的靈活性。由于計算機控制是一種采樣控制 , 它只能根據(jù)采樣時刻的偏差值計算控制量 , 因此 ,式中的積分和微分項無法直接準確計算 , 只能用數(shù)值計算的方法逐步逼近。在采樣時刻 t= iT (T 為采樣周期 ),式所示 PID調(diào)節(jié)規(guī)律可通過下面數(shù)值公式近似計算。 010 )]([ ueeTTeTTeKu iidij ijiii ???? ??? 如果采樣周期 T 取得足夠小 , 這種逼近可相當準 確 , 被控過程與連續(xù)控制過程非常接近 , 這種情況被稱為“準連續(xù)控制”。在電液伺服閥的控制系統(tǒng)中 , 伺服放大器被看著是一個比例環(huán)節(jié) 。 在液壓回路中 , 由于油液體積會產(chǎn)生變化 , 主油路中應有一