Qt环境下基于延控MCN420的电子伺服压力机控制系统的开发与应用

电子伺服压力机由于其高精度、高响应的优势,逐渐取代传统液压、伺服液压等设备,广泛应用于电机轴承、汽车配件、3C等行业的产品装配和产品铆接成型。 与传统PLC方案相比,岩控MCN420运动控制器针对装配行业应用增加了位置全闭环控制和压力全闭环控制,有效提高了伺服压力机的整体位置精度和压力精度,并减少了机器变形和产品损坏。 毛坯尺寸造成的产品不良率。 高速数据采集功能为产品分析提供更准确的筛选数据,从而能够更有效地分析产品特性,提高产品工艺要求。 本系统提供接口逻辑编程。 用户可以根据实际工艺需求,使用本地IO接口或扩展IO模块与外部设备进行交互。

0 前言

随着工业4.0的发展,目前国内市场在装配、铆接成型等应用中对产品精度以及数据采集、分析和存储功能的需求越来越大。 传统的伺服液压和基于 PLC 的电子伺服压力机控制解决方案在很大程度上已不再足够。 国外电子伺服压力机如德国奇石乐、Promess、日本Janome、DDK、韩国C&M等相继推出了电动缸集成的电子伺服压力机系统解决方案,但始终无法消除机器变形并进行数据分析。 没有做深入研究,客户要求的定制曲线分析功能和复杂外围逻辑处理的灵活性不够强。

伺服压力机控制系统是整个压力机的核心。 系统基于Qt+Research Control MCN420控制器,在Windows系统上通过总线通信调用MCN420的运动函数动态库,实现数据采集、运动逻辑可编程、强大的曲线数据分析、定制化质量检测等功能。

1 系统硬件方案

系统硬件如图1所示:主要包括:工业平板电脑、运动控制器、伺服驱动器、电机、电动缸、光栅尺、压力传感器、扩展IO模块。 MCN420与伺服驱动器连接,向驱动器输入模拟信号,通过光栅尺或压力传感器的反馈实现位置闭环控制。 重复精度0.01mm或压力闭环控制,重复精度≤±1%。 位置重复精度过高是由于机器背板受力时变形造成的。 位置控制源光栅尺可以减少因机器变形而产生的误差。 在铆接成型过程中,针对不同毛坯尺寸的产品,高精度压力闭环模式可以解决因尺寸不同而导致的压力超调问题。

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2 运动控制 2.1 系统框架设计 该系统是整个压力机的控制核心。 其主要功能如图2所示,包括运动逻辑程序编写与编译、曲线显示、质量检测、过程数据存储与分析、IO监控、文件管理等功能。 用户在Ui接口中的动作逻辑和IO逻辑都是可编程的。 利用底层的高速数据采集,可以根据特殊材料的特性进行准确的分析和精确的质量判定。 除普通点检测功能外,还增加了窗口判断、拐点判断等特殊点判断方法。 通过Posgresql数据库存储的大量数据,初步实现了查询范围内的生产数据统计、趋势展示等功能。

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2.2 运动编程

控制系统的运动控制模块主要包括程序命令的编写、语法检测和转换。 为了减少编程错误,UI界面中使用了MOVEP、MOVEL、MOVEF等类似指令。 在设计软件时,利用虚函数的多态性将接口与实现分离。 使用一个CMotionControl类来包含所有基本的运动控制功能,然后创建一个继承于该类的CYanKoMotion类来实现具体的运动控制,然后使用CYanKoMotion类实现各轴的各种控制方式的运动以及运动状态的获取。 代码如下所示:

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程序编辑完毕并检查语法正确后,所有程序指令中包含的数据将被转换。 当运动程序开始循环到对应的行号时,传入AxisMotion,将运动函数写入控制器并启动运动。 在 MotionMonitor 中监视 IO 变化状态或用它来确定其他逻辑变量的变化。 基本的印刷机安装程序可以编写如下:

MOVEP X100.00 Vel= 100;//快进

MOVEP X120.00 Vel=20;//检测

MOVEF X50.00 Vel= 10;//按安装

MOVEP X10.00 Vel= 100;//返回

2.3 数据分析与质量检验 2.3.1 数据分析对存储的数据进行分析,提取材料特性,从而设定合理的检验参数,与外部其他检验设备结合,形成生产、检验一体化的全自动化流水线,是伺服未来的发展方向按下。 主要趋势。 目前系统对端部压力、端部位置、接触位置、最大压力、合格率、生产计数进行统计。 以下是生产统计图和数据分析图的统计分析。

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可以对数据库中存储的数据中任意10条曲线进行分析比较,如下图曲线比较图所示。

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2.3.2 质量分析 目前常用的压力机检测方法有点检测、区域检测、窗口检测。 基本可以满足大部分产品测试需求。 根据一些汽车零部件产品的要求,我们可以找到应力突变点,或者接触产品表面的更精确的位置等,并利用这些特征来判断产品是否合格。 控制器底层锁存接触面位置,锁存周期误差在1ms以内。 将1ms采集周期采集到的数据通过应用层的算法进行计算,找到力突变的拐点,如拐点查询示意图所示。 图中加粗的点是计算出的拐点。

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3 结论

本文研究工控机+研控MCN420运动控制器在Qt平台上电子伺服压力机上的应用。 通过上位机系统的操作,实现压力机主轴的基本工艺运动动作、曲线分析、数据存储、质量检验等功能。 通过汽车零部件、电机等行业的实际工业现场应用,证明位置重复精度、压力重复精度、产品测试合格率等指标可以满足大部分客户需求。