CN205463686U - 一种型材挤压机伺服控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种型材挤压机伺服控制系统，包括挤压机主控板、伺服驱动器、伺服电机、柱塞泵、叶电泵、油缸、液压管路；所述挤压机主控板将比压信号、比流信号输送到主泵伺服驱动器，主泵伺服驱动器控制伺服电机1，伺服电机1驱动柱塞泵；所述柱塞泵设置有压力传感器，将压力反馈信号传输到主泵伺服驱动器；所述主泵伺服驱动器将速度信号输送到副泵伺服驱动器，副泵伺服驱动器控制伺服电机2，伺服电机2驱动叶电泵；所述柱塞泵驱动挤压主油缸，叶电泵驱动用于上料、剪切、换模等辅助油缸；所述挤压主油缸与辅助油缸通过一并流阀驱动液压管路。该型材挤压机伺服控制系统能满足型材挤压工艺要求又能节约能源。

Description

一种型材挤压机伺服控制系统

技术领域

本实用新型涉及挤压机技术领域，尤其是一种型材挤压机伺服控制系统。

背景技术

随着全球工业水平不断提高，人们生活水平不断改善，交通运输行业飞速发展，市场对型材的需求量不断增加，传统意义上的用于建材行业的型材只是市场需求量其中一个小部分。这些年型材用于汽车工程业、铁路列车构架工程、新一代飞机制造业及造船行业取得相当大的进展。如汽车车身、汽车保险杠等部件都使用高强度铝合金型材，这些构件不仅重量轻，同时能抵抗很大的冲击力；铁路列车采用大型型材设计，彻底改变了列车构架，从而减轻了列车的自身重量。因此型材的普遍应用促使型材挤压机的快速发展，挤压机的吨位越来越大，挤压机配置的动力越来越大。

型材挤压机分为正向挤压和反向挤压二种，目前大部分是正向挤压机，采用液压原理。基本结构包括：主缸、挤压桶、挤压杆和上料、剪切等辅助机构。主缸是通过挤压杆将加热的铝棒推进挤压桶，排气后挤压桶后退，然后再前进与模座接合，达到出材压力后挤压杆以一定的挤速前进将挤压桶内的铝棒送人模具分流孔，铝合金通过模具慢慢流出成型。辅助机构包括上料系统、剪切系统和模具出入系统等。液压系统由一个（或者多个）变量泵、一个（或者多个）定量泵由一台（或者多台）专用异步电机（二端出轴）拖动，电机一端带定量泵（主要用于上料、剪切、挤压桶进退、模具出入等辅助功能），另一端带变量泵（用于正常挤压过程中提供压力油）。挤压机工作过程分为：上料→顶料→挤压→挤压杆后退→尾料剪切→上料，进入下一个循环。在上料、尾料剪切、模具出入等辅助过程中变量泵空转不出油，只有定量泵正常工作为系统提供适当的压力油以维持系统能够进行上料、剪切、模具出入的辅助过程，而在正常挤压过程中（这部分时间占总循环时间的80~90%),定量泵无需出油。

现有的挤压机采用了变量泵为挤压机系统提供压力油，但在挤压时间占总循环时间80~90%的过程中，电机带动定量泵和变量泵同时工作，而实际只需要变量泵根据原料材质、温度情况提供适当压力、流量的液压油以满足生产工艺要求，此时定量泵提供的压力油全部通过溢流阀回流到油箱，定量泵做无用功，造成大量的能源浪费。

发明内容

本实用新型的发明目的是，克服现有技术方法的不足，提供了一种能满足型材挤压工艺要求又能节约能源的型材挤压机伺服控制系统。

为实现上述发明目的，提出了如下技术方案：

一种型材挤压机伺服控制系统，包括挤压机主控板、伺服驱动器、伺服电机、柱塞泵、叶电泵、油缸、液压管路；所述挤压机主控板将比压信号、比流信号输送到主泵伺服驱动器，主泵伺服驱动器控制伺服电机1，伺服电机1驱动柱塞泵；所述柱塞泵设置有压力传感器，将压力反馈信号传输到主泵伺服驱动器；所述主泵伺服驱动器将速度信号输送到副泵伺服驱动器，副泵伺服驱动器控制伺服电机2，伺服电机2驱动叶电泵；所述柱塞泵驱动挤压主油缸，叶电泵驱动用于上料、剪切、换模等辅助油缸；所述挤压主油缸与辅助油缸通过一并流阀驱动液压管路。

所述伺服驱动器包括整流、滤波、逆变、充电控制、电源系统、CPU、接口电路、通讯和闭环控制电路，所述充电控制的初充电回路采用了“可控硅无源触发”电路触发可控硅代替交直流接触器完成对伺服驱动器的初充电；所述整流、滤波、逆变电路以及电源系统对普通交流输入电压进行处理获得伺服驱动器工作电源；接口电路连接外部信号输入，通讯端子用于实时信号传输；闭环控制电路用于控制伺服驱动器、压力传感器、柱塞泵构成的压力闭环回路。

所述挤压机伺服控制系统中的定量泵和变量泵分别具有二个不同功率、不同转速和转矩的伺服电机驱动，使每个电机在挤压循环过程中的不同阶段分别工作。

所述伺服控制系统还包括电机温度过热保护PTC传感器，用于防止电机运行过热造成损坏。

所述伺服电机1采用速度闭环控制，以电机实际转速为控制对象，通过安装在电机转轴上的旋转变压器测量电机的实时转速经过伺服驱动器CPU中的DSP高速运算，驱动器不断调节输出频率，使电机的实际转速和驱动器给定转速相一致。

该实用新型的有益效果：

本实用新型的伺服控制系统根据不同型号的挤压机能够无缝对接液压控制系统，使液压系统能够提供合适的压力、一定的流量的压力油，液压系统提供的压力能可以完全转化成挤压机所需要的机械能，最大限度的利用能源，杜绝能源浪费现象。

附图说明

图1是型材挤压机伺服控制系统框图；

图2是具有速度反馈的闭环控制系统方框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的一种型材挤压机伺服控制系统作进一步详尽描述：

如图1所示，一种型材挤压机伺服控制系统，包括挤压机主控板、伺服驱动器、伺服电机、柱塞泵、叶电泵、油缸、液压管路；所述挤压机主控板将比压信号、比流信号输送到主泵伺服驱动器，主泵伺服驱动器控制伺服电机1，伺服电机1驱动柱塞泵；所述柱塞泵设置有压力传感器，将压力反馈信号传输到主泵伺服驱动器；所述主泵伺服驱动器将速度信号输送到副泵伺服驱动器，副泵伺服驱动器控制伺服电机2，伺服电机2驱动叶电泵；所述柱塞泵驱动挤压主油缸，叶电泵驱动用于上料、剪切、换模等辅助油缸；所述挤压主油缸与辅助油缸通过一并流阀驱动液压管路。

所述伺服驱动器包括整流、滤波、逆变、充电控制、电源系统、CPU、接口电路、通讯和闭环控制电路，所述充电控制的初充电回路采用了“可控硅无源触发”电路触发可控硅代替交直流接触器完成对伺服驱动器的初充电；所述整流、滤波、逆变电路以及电源系统对普通交流输入电压进行处理获得伺服驱动器工作电源；接口电路连接外部信号输入，通讯端子用于实时信号传输；闭环控制电路用于控制伺服驱动器、压力传感器、柱塞泵构成的压力闭环回路。由于可控硅是无触点开关，能够在恶劣的环境中使用，大大提高了伺服驱动器的使用范围，提高了伺服驱动器的稳定性，同时可控硅体积比同样额定电流的交直流接触器的体积要小得多，因此同样尺寸的机箱可以安装更多的元器件。

所述挤压机伺服控制系统中的定量泵和变量泵分别具有二个不同功率、不同转速和转矩的伺服电机驱动，使每个电机在挤压循环过程中的不同阶段分别工作。

所述伺服控制系统还包括电机温度过热保护PTC传感器，用于防止电机运行过热造成损坏。

如图2所示，所述伺服电机1采用速度闭环控制，以电机实际转速为控制对象，通过安装在电机转轴上的旋转变压器测量电机的实时转速经过伺服驱动器CPU中的DSP高速运算，驱动器不断调节输出频率，使电机的实际转速和驱动器给定转速相一致。

型材挤压机伺服控制系统工作过程：

首先，通过挤压机主板给出的比流、比压信号用模拟仿真信号分别给伺服驱动器的模拟输入口，压力反馈信号通过模拟输入口接入，改变比流、比压信号的大小，测试伺服电机的响应速度和速度精度。

上料、顶料、尾料剪切及模具出入阶段：伺服控制系统在接到挤压机给出的比流、比压信号后，伺服控制系统经过分析判断后使大电机驱动器给出的速度信号为零速信号，大伺服电机零速运行；同时控制系统给出另外一个信号给小伺服电机（带低压定量泵）驱动器，由小伺服电机驱动器带动的定量泵在接到信号后快速启动（在0.1S之内即可达到全速运行），为挤压机提供一定压力、流量的液压油，完成挤压机上料、顶料、尾料剪切和模具出入等辅助功能。

正常挤压阶段：在这一阶段，伺服控制系统能够使小伺服电机（带定量泵）停止，伺服控制系统在检测到挤压机控制器给出的比流、比压信号后经过分析判断使驱动变量泵的大伺服电机快速启动（在0.1S内即可达到全速运行），同时给出另一个信号给定量泵伺服控制系统，使定量泵快速（在0.1S内）停止运行。由于正常挤压阶段一般占总循环时间的80~90%，因此在正常挤压阶段将作无用功的小泵（定量泵）完全停止下来，可以节约非常可观的能源，减少油泵、电机的磨损，延长油泵、电机的使用寿命。这是“型材挤压机伺服控制系统开发”的目的意义所在。

快进、快退阶段：在这一阶段大小泵同时全速运行，以最大速度快进、快退。由于快进、快退阶段需要的油压很小，而进退速度取决于液压油的流量也即是油泵的转速，所以这一阶段伺服控制系统会给出超过伺服电机额定转速的速度指令，使大小泵以最大速度旋转，为液压系统提供大流量液压油，这样可以提高挤压机快进、快退速度，缩短挤压机空载运行（快进、快退）时间，提供挤压机工作效率，提供挤压机单位时间的产量，间接降低单位产品能耗。

挤压机控制系统在挤压过程结束后发出快退指令，伺服控制系统在接到指令后快速后退到位，以便及时上料，进入下一个循环阶段。在上料完成后，挤压机快速前进，以便迅速进入挤压阶段。

Claims (5)

1.一种型材挤压机伺服控制系统，其特征在于，包括挤压机主控板、伺服驱动器、伺服电机、柱塞泵、叶电泵、油缸、液压管路；所述挤压机主控板将比压信号、比流信号输送到主泵伺服驱动器，主泵伺服驱动器控制伺服电机1，伺服电机1驱动柱塞泵；所述柱塞泵设置有压力传感器，将压力反馈信号传输到主泵伺服驱动器；所述主泵伺服驱动器将速度信号输送到副泵伺服驱动器，副泵伺服驱动器控制伺服电机2，伺服电机2驱动叶电泵；所述柱塞泵驱动挤压主油缸，叶电泵驱动用于上料、剪切、换模的辅助油缸；所述挤压主油缸与辅助油缸通过一并流阀驱动液压管路。

2.根据权利要求1所述的一种型材挤压机伺服控制系统，其特征在于，所述伺服驱动器包括整流、滤波、逆变、充电控制、电源系统、CPU、接口电路、通讯和闭环控制电路，所述充电控制的初充电回路采用了“可控硅无源触发”电路触发可控硅代替交直流接触器完成对伺服驱动器的初充电；所述整流、滤波、逆变电路以及电源系统对普通交流输入电压进行处理获得伺服驱动器工作电源；接口电路连接外部信号输入，通讯端子用于实时信号传输；闭环控制电路用于控制伺服驱动器、压力传感器、柱塞泵构成的压力闭环回路。

3.根据权利要求1或2所述的一种型材挤压机伺服控制系统，其特征在于，所述挤压机伺服控制系统中的定量泵和变量泵由分别具有两个不同功率、不同转速和转矩的伺服电机驱动，使每个电机在挤压循环过程中的不同阶段分别工作。

4.根据权利要求1或2所述的一种型材挤压机伺服控制系统，其特征在于，所述伺服电机1采用速度闭环控制，以电机实际转速为控制对象，通过安装在电机转轴上的旋转变压器测量电机的实时转速经过伺服驱动器CPU中的DSP高速运算，驱动器不断调节输出频率，使电机的实际转速和驱动器给定转速相一致。

5.根据权利要求1或2所述的一种型材挤压机伺服控制系统，其特征在于，所述伺服控制系统还包括电机温度过热保护PTC传感器，用于防止电机运行过热造成损坏。