CN112024847A - 一种压铸机开锁模的pid控制系统及控制方法 - Google Patents

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冯光明
刘仁桂
黄华
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    • B22D17/20—Accessories: Details
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Abstract

本发明涉及一种压铸机开锁模的PID控制系统及控制方法，包括可编程控制器、程序PID控制、伺服驱动器、伺服编码器、伺服电机、开锁模比例阀、压力传感器、开锁模油缸、位移传感器和压铸机输入，所述的可编程控制器分别与伺服驱动器、开锁模比例阀、位移传感器和压铸机输入电信号连接，所述的伺服驱动器分别与伺服编码器、伺服电机和压力传感器电信号连接，所述的开锁模比例阀分别与伺服电机和开锁模油缸管路连接，所述的位移传感器安装在开锁模油缸上并与开锁模油缸同步动作，所述的伺服编码器与伺服电机相连，所述的可编程控制器与伺服驱动器之间通过程序PID控制相连。本发明提升了压铸机开锁模位置的绝对精度及重复精度。

Description

一种压铸机开锁模的PID控制系统及控制方法
技术领域
本发明涉及开锁模控制系统技术领域，特别是涉及一种压铸机开锁模的PID控制系统及控制方法。
背景技术
随着工业自动化程度的不断提高，越来越多的压铸设备厂采用机器人代替人工取出铸件，机器人取出压铸件对压铸机开锁模的重复定位精度要求越来越高，采用传统的异步电机与比例阀相结合来实现开锁模动作的功能，由于比例阀的反应时间较长和受外部条件的影响，无法满足机器人对开模位置的重复精度要求，同时异步电机与比例阀的模式无法实现对压力、流量进行精准控制，在运动过程中，根据开锁模各功能段的要求，液压系统所提供的压力与流量会突变，造成开锁模动作不稳定。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种压铸机开锁模的PID控制系统及控制方法，以提升压铸机开锁模位置的绝对精度及重复精度，保证机器人夹取产品的位置精度要求，提升压铸机的动作精度；解决因压铸机开锁模动作不稳定，动模板瞬间冲击及震动大，开模位置的绝对精度及重复精度差等问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种压铸机开锁模的PID控制系统，包括可编程控制器、程序PID控制、伺服驱动器、伺服编码器、伺服电机、开锁模比例阀、压力传感器、开锁模油缸、位移传感器和压铸机输入，所述的可编程控制器分别与伺服驱动器、开锁模比例阀、位移传感器和压铸机输入电信号连接，所述的伺服驱动器分别与伺服编码器、伺服电机和压力传感器电信号连接，所述的开锁模比例阀分别与伺服电机和开锁模油缸管路连接，所述的位移传感器安装在开锁模油缸上并与开锁模油缸同步动作，该位移传感器将模板位置信号传送给可编程控制器，所述的伺服编码器与伺服电机相连，该伺服编码器将伺服电机当前转速实时反馈至伺服驱动器，实现速度闭环控制，所述的压力传感器将当前开锁模比例阀的压力电信号实时反馈给伺服驱动器，实现压力闭环控制，所述的可编程控制器与伺服驱动器之间通过程序PID控制相连。
作为对本发明所述的技术方案的一种补充，所述的可编程控制器包括模拟量输入和模拟量输出，所述的位移传感器将开锁模油缸的位置电信号传送给模拟量输入，所述的模拟量输出将压力、流量电信号传送给伺服驱动器。
作为对本发明所述的技术方案的一种补充，所述的压铸机输入为触摸屏或人机界面。
作为对本发明所述的技术方案的一种补充，还包括十字头，所述的开锁模油缸的活塞杆与十字头相连。
作为对本发明所述的技术方案的一种补充，所述的程序PID控制为可编程控制器内对开锁模压力以及流量输出进行PID控制算法。
一种使用如权利要求所述的一种压铸机开锁模的PID控制系统的控制方法，具体的操作步骤如下：
S1、通过压铸机输入设定开锁模各功能段十字头应所处的位置参数以及对应各功能段的压力与流量值，同时将相关参数传送到可编程控制器中；
S2、位移传感器再将模板位置信号直接传送到可编程控制器，在可编程控制器中获得位移传感器位置值后与设定的开锁模各功能段位置参数相比较；
S3、再将各功能段的压力及流量值经过程序PID控制后数模转换传送给伺服驱动器实现对压力及流量的控制。
有益效果：本发明涉及一种压铸机开锁模的PID控制系统及控制方法，采用PID参数控制，根据模具重量、开锁模各功能段压力与流量，直接对开锁模各功能段位置进行分配，对位移传感器采集的位置进行闭环控制，实现自动调整开锁模动作的压力与流量；同时通过伺服电机的闭环控制，开锁模动作的压力与流量按照可编程控制器给定的参数运行。本发明具有实时精确控制压力与流量的功能，使压铸机的开锁模动作运行快速、平稳、流畅；开锁模动作启动、停止时，减少了压铸机动模板的瞬间冲击及震动，开模可在任意位置精准停止，开模位置的绝对精度及重复精度提升，保证机器人夹取产品的位置精度要求。
附图说明
图1是本发明的系统框图；
图2是本发明的结构示意图；
图3是本发明应用的结构示意图。
图示：1、可编程控制器，2、程序PID控制，3、伺服驱动器，4、伺服编码器，5、伺服电机，6、开锁模比例阀，7、压力传感器，8、开锁模油缸，9、位移传感器，10、压铸机输入，11、十字头。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种压铸机开锁模的PID控制系统及控制方法，如图1-3所示，包括可编程控制器1、程序PID控制2、伺服驱动器3、伺服编码器4、伺服电机5、开锁模比例阀6、压力传感器7、开锁模油缸8、位移传感器9和压铸机输入10，所述的可编程控制器1分别与伺服驱动器3、开锁模比例阀6、位移传感器9和压铸机输入10电信号连接，所述的伺服驱动器3分别与伺服编码器4、伺服电机5和压力传感器7电信号连接，所述的开锁模比例阀6分别与伺服电机5和开锁模油缸8管路连接，所述的位移传感器9安装在开锁模油缸8上并与开锁模油缸8同步动作，该位移传感器9将模板位置信号传送给可编程控制器1，所述的伺服编码器4与伺服电机5相连，该伺服编码器4将伺服电机5当前转速实时反馈至伺服驱动器3，实现速度闭环控制，所述的压力传感器7将当前系统压力电信号实时反馈给伺服驱动器3，实现压力闭环控制，所述的可编程控制器1与伺服驱动器3之间通过程序PID控制2相连。各个装置之间的连接关系是为了清楚阐释其信息交互及控制过程的需要，因此应当视为逻辑上的连接关系，而不应仅限于物理连接。
所述的可编程控制器1简称PC或PLC是一种数字运算操作的电子系统，可编程控制器1包括模拟量输入和模拟量输出，所述的位移传感器9将开锁模油缸8的位置电信号传送给模拟量输入，所述的模拟量输出将压力、流量电信号传送给伺服驱动器3。
所述的压铸机输入10可以是触摸屏或人机界面等同时具有输入输出功能的装置。
还包括十字头11，所述的开锁模油缸8的活塞杆与十字头11相连，通过开锁模油缸8来驱动与十字头相连接的双曲肘机构(图3中可清楚看到)。
所述的程序PID控制2为可编程控制器1内对开锁模压力以及流量输出进行PID控制算法。
一种使用如权利要求1所述的一种压铸机开锁模的PID控制系统的控制方法，具体的操作步骤如下：
S1、通过压铸机输入10设定开锁模各功能段十字头11应所处的位置参数以及对应各功能段的压力与流量值，同时将相关参数传送到可编程控制器1中；
S2、位移传感器9再将模板位置信号直接传送到可编程控制器1，在可编程控制器1中获得位移传感器9位置值后与设定的开锁模各功能段位置参数相比较；
S3、再将各功能段的压力及流量值经过程序PID控制2后数模转换传送给伺服驱动器3实现对压力及流量的控制。
开锁模油缸8动作速度与流量成正比关系，因此V＝λ*F，其中λ为速度与流量关系的比例系数，V为开锁模油缸8活塞运动速度，F为液压油进入开锁模油缸8的流量；
在开模过程中为实现更平稳、流畅减速，将控制动模板做匀减速运动，动作压力、流量按PID控制参数相应减小，故：当开模过程且S≥S1时，F＝(Fmax-Fmin)*(Smax-S)/(Smax-S1)+Fmin；V＝λ*[(Fmax-Fmin)*(Smax-S)/(Smax-S1)+Fmin]；其中，Smax为开模到位位置，S1为开模减速位置，S为十字头11当前所在位置，Fmax为当前功能段的开模流量值，Fmin开模最小流量值，F为开模减速时预输出至伺服驱动器3的流量值，开模过程中S数值为增大趋势。
在开锁模启动过程中为了实现平稳、流畅加速，将控制动模板做匀加速运动，动作压力、流量按PID控制参数相应增大，故：F1＝(Tpv/Tsv)*Fmax，P1＝(Tpv/Tsv)*Pmax；V1＝λ*(Tpv/Tsv)*Fmax；其中，Tpv为增益时间，Tsv为加速所需时间，Pmax和Fmax为当前功能段的压力及流量值，P1和F1为开锁模启动时预输出至伺服驱动器3压力及流量值。
由此可见，在整个开模过程中，可以实时精确控制动作的压力与流量，当到达减速位置时，压铸机动模板速度进行PID控制调整减速，直至开模到位；开锁模在启动过程中，压铸机动模板速度进行PID控制调整加速，动作运行快速、平稳；通过本发明的控制系统及控制方法，使压铸机的开锁模动作运行快速、平稳、流畅，开锁模动作启动、停止时，减少了压铸机动模板的瞬间冲击及震动，开模可在任意位置精准停止，开模位置的绝对精度及重复精度提升，保证机器人夹取产品的位置精度要求。

Claims (5)

1.一种压铸机开锁模的PID控制系统，其特征在于：包括可编程控制器(1)、程序PID控制(2)、伺服驱动器(3)、伺服编码器(4)、伺服电机(5)、开锁模比例阀(6)、压力传感器(7)、开锁模油缸(8)、位移传感器(9)和压铸机输入(10)，所述的可编程控制器(1)分别与伺服驱动器(3)、开锁模比例阀(6)、位移传感器(9)和压铸机输入(10)电信号连接，所述的伺服驱动器(3)分别与伺服编码器(4)、伺服电机(5)和压力传感器(7)电信号连接，所述的开锁模比例阀(6)分别与伺服电机(5)和开锁模油缸(8)管路连接，所述的位移传感器(9)安装在开锁模油缸(8)上并与开锁模油缸(8)同步动作，该位移传感器(9)将模板位置信号传送给可编程控制器(1)，所述的伺服编码器(4)与伺服电机(5)相连，该伺服编码器(4)将伺服电机(5)当前转速实时反馈至伺服驱动器(3)，实现速度闭环控制，所述的压力传感器(7)将当前开锁模比例阀(6)的压力电信号实时反馈给伺服驱动器(3)，实现压力闭环控制，所述的可编程控制器(1)与伺服驱动器(3)之间通过程序PID控制(2)相连。
2.根据权利要求1所述的一种压铸机开锁模的PID控制系统，其特征在于：所述的可编程控制器(1)包括模拟量输入和模拟量输出，所述的位移传感器(9)将开锁模油缸(8)的位置电信号传送给模拟量输入，所述的模拟量输出将压力、流量电信号传送给伺服驱动器(3)。
3.根据权利要求1所述的一种压铸机开锁模的PID控制系统，其特征在于：所述的压铸机输入(10)为触摸屏或人机界面。
4.根据权利要求1所述的一种压铸机开锁模的PID控制系统，其特征在于：还包括十字头(11)，所述的开锁模油缸(8)的活塞杆与十字头(11)相连。
5.一种使用如权利要求1所述的一种压铸机开锁模的PID控制系统的控制方法，其特征在于：具体的操作步骤如下：
S1、通过压铸机输入(10)设定开锁模各功能段十字头(11)应所处的位置参数以及对应各功能段的压力与流量值，同时将相关参数传送到可编程控制器(1)中；
S2、位移传感器(9)再将模板位置信号直接传送到可编程控制器(1)，在可编程控制器(1)中获得位移传感器(9)位置值后与设定的开锁模各功能段位置参数相比较；
S3、再将各功能段的压力及流量值经过程序PID控制(2)后数模转换传送给伺服驱动器(3)实现对压力及流量的控制。
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