用蓝天高档数控系统改造老旋压收口机

wanglianghai

目前，自动旋压收口机大多采用可编程控制器作为主控制器，用步进电机开环控制液压伺服系统的控制模式。可编程控制器用于逻辑或时序控制方面是适合的，但是用于伺服轴的控制则很不理想。尽管采用某些智能模拟部件可以进行伺服轴的某些控制，但是其控制精度、动态特性都很差，编程、维修和操作等也很不方便。尤其是用步进电机开环控制液压伺服系统，其稳定性、可靠性远远满足不了旋压收口机收口的工艺要求。我厂进口的气瓶自动生产线中的旋压收口机就是一例。由于其采用可编程控制器作为主控制器、用步进电机开环控制液压伺服系统，控制系统很不稳定，收口的几何尺寸形状和误差很大。虽经多年的调试始终未能如愿，10年来仅生产了2万支质量又不太好的气瓶。直至后来控制系统彻底瘫痪，成为了一个老大难的技术关键。
! F6 C$ q5 U  o% _1控制方案论证
为了攻克这一技术关键，我们进行了深入细致的技术攻关方案论证，推出了用蓝天高档数控系统改造旋压收口机的总体方案。
5 e$ p- I2 g9 a新的控制方案打破了传统的旋压收口机用可编程控制器作为主控制器的控制模式，也打破了传统的数控系统仅用于控制机电伺服系统的控制模式，采用了蓝天高档数控系统控制旋压收口机的液压伺服系统的控制模式。从而用数控系统取代了可编程控制器，用伺服电机取代了步进电机，用闭环控制取代了开环控制。方案论证认为，该方案能彻底解决原旋压收口机存在的弊病，不仅可以提高旋压收口机的静态精度和动态特性，而且调试、操作、维修快捷方便，特别是控制系统十分稳定可靠。
2控制系统硬件技术设计
" ^2 ~# A0 l9 _* C6 U7 k$ M, k8 P在总体方案确定之后，我们进行了具体的技术设计。该技术设计的核心是如何用数控系统控制液压伺服轴。这是旋压收口机控制系统技术攻关最核心的技术关键，也就是说，这一技术关系到旋压收口机技术攻关的成败。目前，用数控系统控制旋压收口机尚没有成熟的先例，我们只能自行进行摸索，进行大量的技术分析和试验。在这段时间内，我们还剖析了该旋压收口机的液压伺服系统。根据该收口机的液压伺服系统的原理，我们进行了数控系统和液压伺服系统轴的电气和机械的技术设计和联接（见下图）。
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控制系统原理图
2.1数控系统硬件技术设计
) x% r7 ~/ \# N2 @5 P在数控系统的硬件技术设计中，我们采用了蓝天8530高档数控系统。该数控系统属于国际80年代的水平。根据旋压收口机控制伺服轴数、数字输入/输出接点数目及有关技术要求，我们设计的蓝天8530高档数控系统配置是，数控系统主机：主CPU模板1块；轴CPU模板1块；存贮器模板1块；CRT显示器和操作模板1块；D/A数字/模拟转换板1块；4ENCODE四编码器模板1块；32I/O数控输入/输出模板4块。
数控系统辅机：CRT显示器和操作面板1套。数控伺服系统：安川伺服放大器2套；安川伺服电动机2个。
7 c" g7 l( ^- p4 }0 c2.2液压伺服系统轴和数控系统的集成
$ J3 p: u$ s6 P0 W在液压伺服系统和数控系统的集成中，我们去掉了步进电机及其与阀芯的联轴节，重新设计制造了交流伺服电动机轴头与液压伺服控制阀芯的联轴节，重新设计制造了交流伺服电动机与液压伺服阀的联接法兰盘。
3 z( s0 F, j% z. q3控制软件开发
( ~  M; B  j" J/ z+ C% [3.1系统配置软件及其生成
该系统配置软件主要包括轴控制软件、逻辑控制软件和工艺过程控制软件三大部分。该系统有主轴、滑台进给伺服轴和转台进给伺服轴，属于车床控制范畴的特种加工数控机床。系统配置软件经数控系统软件生成相应的控制软件。
3.2机床逻辑的研制开发
4 k$ E4 `. Y! H5 ]  b机床逻辑包括快逻辑和慢逻辑两大部分，要求立即完成的逻辑一般作为快逻辑；其它的则作为慢逻辑。就其内容来说，机床逻辑主要包括轴控制和逻辑控制两部分内容。比较复杂的是M功能代码，尤其是对于旋压收口机这种特种加工数控机床，有许多用户自编的M辅助功能码。
, l; B  l% R3 o5 B( Z! e1 c+ I3.3收口加工工艺软件
为了生产出合格的收口形状和尺寸，并保证其壁厚均匀，收口加工工艺软件也十分重要。根据进口该生产线时的录像及国内加工气瓶的有关经验，经理论分析后，我们创造了8道次的收口加工工艺。由于旋压收口机采用了数控系统作为主控系统，使该控制系统可以加工出许多复杂的收口形状和尺寸，不仅使气瓶收口外形尺寸精确稳定，而且使气瓶的壁厚均匀可靠，生产出了稳定合格的产品。这是用可编程控制器控制难以实现或不能实现的功能。
经过半年的技术攻关，用蓝天高档数控系统改造的液压伺服系统旋压收口机成功地投入生产运行，使气瓶自动生产线全线运转起来。仅1998年1年，就生产出了5万多支质量合格的气瓶，是技术改造前10年产量总和的2.5倍。这些气瓶绝大部分出口到美国，为国家创造了较大的外汇。不仅如此，而且还使该旋压收口机在技术水平上，提高到了高档数控特种机床的世界先进水平。像这种旋压收口设备，如果想从国外购买，得上百万美元。在国内技术改造十多年来花了几百万人民币也没成功。而用我们国内高档数控系统这一高新技术产品，仅用了3个月的时间，花了20万元人民币就攻关成功，投入生产。总结起来，我们体会到产学研相结合是解决企业技术关键，推动生产力发展的一个好的途径。
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6 M4 _, W0 w8 h4 s- a! }文章关键词： 数控系统