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用藍天高檔數(shù)控系統(tǒng)改造老旋壓收口機

目前，自動旋壓收口機大多采用可編程控制器作為主控制器，用步進電機開環(huán)控制液壓伺服系統(tǒng)的控制模式。可編程控制器用于邏輯或時序控制方面是適合的，但是用于伺服軸的控制則很不理想。盡管采用某些智能模擬部件可以進行伺服軸的某些控制，但是其控制精度、動態(tài)特性都很差，編程、維修和操作等也很不方便。尤其是用步進電機開環(huán)控制液壓伺服系統(tǒng)，其穩(wěn)定性、可靠性遠遠滿足不了旋壓收口機收口的工藝要求。我廠進口的氣瓶自動生產(chǎn)線中的旋壓收口機就是一例。由于其采用可編程控制器作為主控制器、用步進電機開環(huán)控制液壓伺服系統(tǒng)，控制系統(tǒng)很不穩(wěn)定，收口的幾何尺寸形狀和誤差很大。雖經(jīng)多年的調(diào)試始終未能如愿，10年來僅生產(chǎn)了2萬支質(zhì)量又不太好的氣瓶。直至后來控制系統(tǒng)徹底癱瘓，成為了一個老大難的技術(shù)關(guān)鍵。

    1控制方案論證     為了攻克這一技術(shù)關(guān)鍵，我們進行了深入細致的技術(shù)攻關(guān)方案論證，推出了用藍天高檔數(shù)控系統(tǒng)改造旋壓收口機的總體方案。

 

    新的控制方案打破了傳統(tǒng)的旋壓收口機用可編程控制器作為主控制器的控制模式，也打破了傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)僅用于控制機電伺服系統(tǒng)的控制模式，采用了藍天高檔數(shù)控系統(tǒng)控制旋壓收口機的液壓伺服系統(tǒng)的控制模式。從而用數(shù)控系統(tǒng)取代了可編程控制器，用伺服電機取代了步進電機，用閉環(huán)控制取代了開環(huán)控制。方案論證認為，該方案能徹底解決原旋壓收口機存在的弊病，不僅可以提高旋壓收口機的靜態(tài)精度和動態(tài)特性，而且調(diào)試、操作、維修快捷方便，特別是控制系統(tǒng)十分穩(wěn)定可靠。

    2控制系統(tǒng)硬件技術(shù)設(shè)計     在總體方案確定之后，我們進行了具體的技術(shù)設(shè)計。該技術(shù)設(shè)計的核心是如何用數(shù)控系統(tǒng)控制液壓伺服軸。這是旋壓收口機控制系統(tǒng)技術(shù)攻關(guān)最核心的技術(shù)關(guān)鍵，也就是說，這一技術(shù)關(guān)系到旋壓收口機技術(shù)攻關(guān)的成敗。目前，用數(shù)控系統(tǒng)控制旋壓收口機尚沒有成熟的先例，我們只能自行進行摸索，進行大量的技術(shù)分析和試驗。在這段時間內(nèi)，我們還剖析了該旋壓收口機的液壓伺服系統(tǒng)。根據(jù)該收口機的液壓伺服系統(tǒng)的原理，我們進行了數(shù)控系統(tǒng)和液壓伺服系統(tǒng)軸的電氣和機械的技術(shù)設(shè)計和聯(lián)接（見下圖）。

 

控制系統(tǒng)原理圖

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    2.1數(shù)控系統(tǒng)硬件技術(shù)設(shè)計

    在數(shù)控系統(tǒng)的硬件技術(shù)設(shè)計中，我們采用了藍天8530高檔數(shù)控系統(tǒng)。該數(shù)控系統(tǒng)屬于國際80年代的水平。根據(jù)旋壓收口機控制伺服軸數(shù)、數(shù)字輸入/輸出接點數(shù)目及有關(guān)技術(shù)要求，我們設(shè)計的藍天8530高檔數(shù)控系統(tǒng)配置是，數(shù)控系統(tǒng)主機：主CPU模板1塊；軸CPU模板1塊；存貯器模板1塊；CRT顯示器和操作模板1塊；D/A數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換板1塊；4ENCODE四編碼器模板1塊；32I/O數(shù)控輸入/輸出模板4塊。

    數(shù)控系統(tǒng)輔機：CRT顯示器和操作面板1套。數(shù)控伺服系統(tǒng)：安川伺服放大器2套；安川伺服電動機2個。

    2.2液壓伺服系統(tǒng)軸和數(shù)控系統(tǒng)的集成

    在液壓伺服系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)的集成中，我們?nèi)サ袅瞬竭M電機及其與閥芯的聯(lián)軸節(jié)，重新設(shè)計制造了交流伺服電動機軸頭與液壓伺服控制閥芯的聯(lián)軸節(jié)，重新設(shè)計制造了交流伺服電動機與液壓伺服閥的聯(lián)接法蘭盤。

    

    3控制軟件開發(fā)

    3.1系統(tǒng)配置軟件及其生成

    該系統(tǒng)配置軟件主要包括軸控制軟件、邏輯控制軟件和工藝過程控制軟件三大部分。該系統(tǒng)有主軸、滑臺進給伺服軸和轉(zhuǎn)臺進給伺服軸，屬于車床控制范疇的特種加工數(shù)控機床。系統(tǒng)配置軟件經(jīng)數(shù)控系統(tǒng)軟件生成相應(yīng)的控制軟件。

    3.2機床邏輯的研制開發(fā)

    機床邏輯包括快邏輯和慢邏輯兩大部分，要求立即完成的邏輯一般作為快邏輯；其它的則作為慢邏輯。就其內(nèi)容來說，機床邏輯主要包括軸控制和邏輯控制兩部分內(nèi)容。比較復(fù)雜的是M功能代碼，尤其是對于旋壓收口機這種特種加工數(shù)控機床，有許多用戶自編的M輔助功能碼。

    3.3收口加工工藝軟件

    為了生產(chǎn)出合格的收口形狀和尺寸，并保證其壁厚均勻，收口加工工藝軟件也十分重要。根據(jù)進口該生產(chǎn)線時的錄像及國內(nèi)加工氣瓶的有關(guān)經(jīng)驗，經(jīng)理論分析后，我們創(chuàng)造了8道次的收口加工工藝。由于旋壓收口機采用了數(shù)控系統(tǒng)作為主控系統(tǒng)，使該控制系統(tǒng)可以加工出許多復(fù)雜的收口形狀和尺寸，不僅使氣瓶收口外形尺寸精確穩(wěn)定，而且使氣瓶的壁厚均勻可靠，生產(chǎn)出了穩(wěn)定合格的產(chǎn)品。這是用可編程控制器控制難以實現(xiàn)或不能實現(xiàn)的功能。

    經(jīng)過半年的技術(shù)攻關(guān)，用藍天高檔數(shù)控系統(tǒng)改造的液壓伺服系統(tǒng)旋壓收口機成功地投入生產(chǎn)運行，使氣瓶自動生產(chǎn)線全線運轉(zhuǎn)起來。僅1998年1年，就生產(chǎn)出了5萬多支質(zhì)量合格的氣瓶，是技術(shù)改造前10年產(chǎn)量總和的2.5倍。這些氣瓶絕大部分出口到美國，為國家創(chuàng)造了較大的外匯。不僅如此，而且還使該旋壓收口機在技術(shù)水平上，提高到了高檔數(shù)控特種機床的世界先進水平。像這種旋壓收口設(shè)備，如果想從國外購買，得上百萬美元。在國內(nèi)技術(shù)改造十多年來花了幾百萬人民幣也沒成功。而用我們國內(nèi)高檔數(shù)控系統(tǒng)這一高新技術(shù)產(chǎn)品，僅用了3個月的時間，花了20萬元人民幣就攻關(guān)成功，投入生產(chǎn)?？偨Y(jié)起來，我們體會到產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合是解決企業(yè)技術(shù)關(guān)鍵，推動生產(chǎn)力發(fā)展的一個好的途徑。