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      【摘要】電子伺服壓力機因其高精度跺鬼、高響應(yīng)的優(yōu)勢逐漸取代傳統(tǒng)的液壓烘豹、伺服液壓等設(shè)備而被廣泛應(yīng)用于電機軸承、汽車零部件酌泰、3C等行業(yè)產(chǎn)品裝配以及產(chǎn)品鉚壓成型坷澡。相對傳統(tǒng)的PLC方案，研控MCN420運動控制器針對裝配行業(yè)的應(yīng)用增加了位置全閉環(huán)控制和壓力全閉環(huán)控制，有效的提高了伺服壓力機整體的位置精度和壓力精度，減少因機器變形和產(chǎn)品毛坯尺寸造成的產(chǎn)品不良率龟夜。高速的數(shù)據(jù)采集功能給產(chǎn)品分析提供了更為精確的篩選數(shù)據(jù)，從而能更有效的分析產(chǎn)品特性芹助，提高產(chǎn)品工藝要求燕酷。此系統(tǒng)提供了界面邏輯編程，用戶可根據(jù)實際工藝需求周瞎，配合本地IO接口或者擴展IO模塊與外部設(shè)備進行信號交互。

【關(guān)鍵詞】研控饵蒂、MCN420運動控制器声诸、伺服壓力機控制系統(tǒng)、裝配

0 引言

       隨著工業(yè)4.0的發(fā)展退盯，目前國內(nèi)市場在裝配彼乌、鉚壓成型等應(yīng)用上對產(chǎn)品的精度以及數(shù)據(jù)采集、分析存儲功能需求的不斷提升渊迁。傳統(tǒng)的伺服液壓慰照，以及基于PLC的電子伺服壓力機控制方案在很大程度上已經(jīng)滿足不了。國外電子伺服壓力機如:德國的Kistler琉朽、Promess毒租，日本的Janome、DDK箱叁，韓國的C&M等都先后推出了與電缸一體的電子伺服壓力機系統(tǒng)方案凳渗，但在消除機器變形，以及數(shù)據(jù)分析上并未做更深的研究裹依，對于客戶要求定制化的曲線分析功能呢呕，以及復雜的外設(shè)邏輯處理靈活性也不夠強。

       伺服壓力機控制系統(tǒng)是整個壓力機的核心帐捺。系統(tǒng)基于Qt+研控MCN420控制器框碾，在Windows系統(tǒng)上通過總線通訊調(diào)用MCN420的運動函數(shù)動態(tài)庫，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集赫捕、運動邏輯可編程馋首、以及強大的曲線數(shù)據(jù)分析，和定制化的質(zhì)量檢測等功能。

1  系統(tǒng)硬件方案

       系統(tǒng)的硬件如圖1：主要包括：工業(yè)平板電腦鹅但、運動控制器拥耍、伺服驅(qū)動器、電機协熙、電缸审拉、光柵尺、壓力傳感器饲窿、擴展IO模塊煌寇。MCN420與伺服驅(qū)動器的連接，對驅(qū)動器輸入模擬信號逾雄，通過光柵尺或者壓力傳感器的反饋實現(xiàn)位置閉環(huán)控制阀溶，重復精度為0.01mm或者壓力閉環(huán)控制，重復精度小于等于±1%鸦泳。位置重復精度過大由于機器在承載受力情況下的機身背板變形引起银锻，位置控制來源光柵尺可以減小機器變形帶來的誤差。在鉚壓成型工藝中對于毛坯尺寸不一的產(chǎn)品做鹰，高精度的壓力閉環(huán)模式能解決因尺寸不一樣帶來的壓力過沖問題击纬。

2   運動控制

     2.1   系統(tǒng)框架設(shè)計

       系統(tǒng)是整個壓力機的控制核心，主要功能如圖2钾麸，包含運動邏輯程序編寫及編譯更振，曲線顯示、質(zhì)量檢測饭尝、過程數(shù)據(jù)存儲和分析以及IO監(jiān)測肯腕、文件管理等功能。實現(xiàn)了用戶在Ui界面運動邏輯坏表、IO邏輯可編程缆月。利用底層高速的數(shù)據(jù)采集，可針對特殊材料的特性進行準確分析和精準的質(zhì)量判定幢堕。增加了除普通點檢測功能外的窗口判定瑟哺、拐點判定，以及其他特殊點的判定方式闷邑。通過Posgresql數(shù)據(jù)庫存儲的大量數(shù)據(jù)弹梁，初步實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計以及查詢范圍內(nèi)的趨勢顯示等功能。

2.2  運動程序設(shè)計

       控制系統(tǒng)的運動控制模塊主要包含了程序命令的編寫峦拥、語法檢測动院、轉(zhuǎn)換。為了減少程序編寫的錯誤歧坚，在UI界面采用類似的MOVEP芽堪，MOVEL宅溃，MOVEF等指令。在軟件設(shè)計時苍煎，利用虛函數(shù)的多態(tài)性將接口與實現(xiàn)分離甚负，用一個CMotionControl的類包含所有基本的運動控制的函數(shù)，然后創(chuàng)建一個繼承于該類的 CYanKoMotion類實現(xiàn)具體的運動控制审残，然后在CYanKoMotion類中實現(xiàn)軸的各種控制模式的運動以及運動狀態(tài)的獲取梭域。代碼如下：

class CMotionControl : public QObject

{

    Q_OBJECT

public:

    CMotionControl(AllData *allData);//初始化

public:

    AllData *data;

    virtual  TMotionStatus  AxisMotion(TTeachFile tTeachFile,int iProg) = 0;//軸運動模塊

    virtual  void MotionMonitor() =0;//所有運動狀態(tài)監(jiān)控

    virtual  void MotionStop() = 0;//運動停止

    virtual  void StartMotionRun(int iProg ,bool bStart) = 0;//運動開始

virtual  void MotionStatus() = 0;//運動狀態(tài)

virtual  TMotionStatus DeviceIOManage(TTeachFile tTeachFile,int iProg) = 0;//設(shè)備IO監(jiān)控

…….

};

       在程序完成編輯，語法檢測無誤后搅轿，將所有程序指令中包含數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換病涨。運動程序啟動循環(huán)到相應(yīng)的行號時傳入AxisMotion()中，通過運動函數(shù)寫入控制器并啟動運動璧坟。在MotionMonitor()中監(jiān)控IO變化狀態(tài)或者用于其他邏輯判斷變量的變化既穆。一個基本的壓裝程序可以做如下編寫：

        MOVEP  X100.00  Vel= 100;//快進

        MOVEP  X120.00  Vel=20;//探測

        MOVEF  X50.00   Vel= 10;//壓裝

        MOVEP  X10.00   Vel= 100;//回退

2.3  數(shù)據(jù)分析及質(zhì)量檢測

    2.3.1 數(shù)據(jù)分析

       對存儲的數(shù)據(jù)進行分析提取材料特性，從而設(shè)置合理的檢測參數(shù)雀鹃，結(jié)合外部的其他檢測設(shè)備組成生產(chǎn)幻工、檢測一體的全自動化流水線是將來伺服壓力機發(fā)展的主要趨勢。目前在系統(tǒng)中對終止壓力黎茎、終止位置会钝、接觸位置、最大壓力工三、合格率、生產(chǎn)計數(shù)進行了統(tǒng)計曲苛。如下生產(chǎn)統(tǒng)計圖舍娜，數(shù)據(jù)分析圖之數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

從存儲在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)可以對任意10條曲線進行分析對比岖习，如下曲線對比圖谨敏。

   2.3.2 質(zhì)量分析

      壓力機目前常用的檢測方法有點檢測、區(qū)域檢測创撼、窗口檢測考皂。基本能滿足大部分的產(chǎn)品檢測需求曼中。在針對部分汽車零部件產(chǎn)品要求找到應(yīng)力突變點遗酷，或者更為精確的接觸產(chǎn)品表面位置等，通過這些特性來判定產(chǎn)品是否合格肯绅〉崖浚控制器底層將接觸表面位置鎖存，鎖存周期誤差在1ms以內(nèi)芽接。通過1ms采集周期的數(shù)據(jù)在應(yīng)用層經(jīng)過算法計算找到力突變的拐點饵逐，如拐點查詢示意圖括眠，圖中加粗的點為計算拐點。

3 結(jié)束語

       本文研究了在Qt平臺上基于IPC + 研控MCN420運動控制器在電子伺服壓力機上的應(yīng)用倍权。通過上位機系統(tǒng)的操作實現(xiàn)了壓力機主軸的基本工藝運動動作掷豺、曲線分析、數(shù)據(jù)存儲薄声、質(zhì)量檢測等功能当船。通過在汽車零部件、電機等行業(yè)的實際工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用奸柬，證明位置重復精度和壓力重復精度生年、產(chǎn)品檢測合格率等指標能滿足大部分的客戶需求。