基本介紹
- 中文名：自動進給控制
- 外文名：Automatic feed control
- 分類：電氣
PID的砂輪切割機進給自動控制系統,進給自動控制系統構成,進給自動控制原理,電渣熔鑄機自耗電極自動進給控制系統的研製,對自耗電極進給控制的要求及控制流程,伺服電機控制,
PID的砂輪切割機進給自動控制系統
針對傳統砂輪切割機不能自動調整進給速度來適應工件截面尺寸的變化，設計了基於PID控制器的砂輪切割機進給自動控制系統。該系統可以通過檢測切割力及時調整進給速 度，使切割力保持在設定值附近；在 不損壞砂輪片的情況下，儘快切割完工件，從而節約能源而又保護了砂輪片。其控制過程是當切割力小於設定值時增加進給速度，切割力接近或大於設定值時降低進給速度。該系統利用PLC的PID指令控制砂 輪 切 割 機 的進給速度，以切割力為控制目標，進給速度為PID控制器的輸出，實現了進給速度的自動調整。操作人員不需要根據實際工件的截面尺寸來設定切割速度，只需根據砂輪片能承受的最大切割力來設定最大切割力和最大進給速度，進給自動控制系統可以根據實際切割力自動調整進給速度。實踐表明，採用PID控制砂輪切 割 機 的 進 給速度切實可行，提高了切割效率，具有一定的實用價值。
進給自動控制系統構成
自動砂輪切割機進給速度控制系統，由PLC、步進電機、步進驅動器、滾動絲槓副、力感測器等構成。切割時由PLC發出一定頻率的脈衝到步進驅動器，再由驅動器驅動步進電機，步進電機帶動滾動絲槓旋轉，經過滾動絲槓副將旋轉運動轉化為直線進給運動。其中力感測器測量當前切割力，將測量到的切割力通過A/D轉換模組輸入到PLC，再經PLC進行 PID運算，輸出控制量，再轉化為輸出脈衝頻率值，控制步進電機的轉速，從而控制進給速度。
進給自動控制原理
為了實現砂輪切割機進給速度的自動控制，應該時時採集當前切割力，PID控制器的目標是根據當前切割力和設定的允許最大切割力輸出當前進給速度。所以PID控制指令的目標值即為設定的最大切割力，當前切割力通過裝在工作檯上的力感測器來測量，通過PLC的A/D轉換模組將其轉換為數位訊號，再經過數據轉換，將其單位轉換為牛頓送到PID控制器的測定值暫存器，經過PID運算後輸出控制量。
根據PID輸出的控制量和設定的最大進給速度來計算步進電機的脈衝頻率值，f，A，Amax，S———分別表示PLC輸出脈衝頻率值，PID運算輸出值，PID最大輸出值，設定最大速度對應的頻率值。PID的輸出為數字量，將其進行數據轉換即為步進電機的驅動脈衝頻率，從而實現了進給速度的自動控制。
基於原理，進給速度自動控制系統實現的過程應該是這樣的：初始砂輪片沒有與工件接觸，測量到的切割力為0，PID輸出最大值，即以設定的最大進給速度進給。當砂輪片與工件接觸後力感測器測量到切割力，當切割力達到設定的PID運算範圍後PID運算開始起作用，隨著切割力接近設定的最大切割力PID運算的輸出開始減小。當超過最大切割力時輸出為0，即停止進給。在砂輪片與工件接觸過程中，切割力應該穩定在最大切割力附近，不應該有太大波動，但進給速度是時時變化的，實現了進給速度的自控控制。
電渣熔鑄機自耗電極自動進給控制系統的研製
結合自動電渣熔鑄機的研製，提出一種電渣熔鑄機自耗電極自動進給系統的控制方案，介紹了:採用PLC作為主控制器的自耗電極協調控制及PWM控制方式的自耗電極伺服系統的設計實現。
對自耗電極進給控制的要求及控制流程
1、啟動熔鑄過程前，必須A軸夾緊B軸放鬆或B軸夾緊A軸放鬆。為防止運動機械損壞，A軸夾持器夾緊到位後B軸夾持器必須放鬆，反之亦然。
2、僅當在一個軸夾緊，另一個軸放鬆的狀態下，才允許停止，即在夾緊放鬆交接過程中，不允許停止 ， 防止自耗電極掉落。
3、伺服進給是當前夾緊軸進給，通過對伺服電機的控制，獲得進給的速度，以保證熔鑄電流穩定。在進給的同時，放鬆軸自動快速向上運動，碰到上限位行程開關自動停止，等待下次交接。
4、進給到下限位置(夾持器碰到下限位行程開關)時，A/B軸自動交換。
5、當夾持器上升到頂部限位開關時，系統自動停止工作。
在進人自動熔鑄前，為了便於人工調整，須有手動控制功能。手動控制除了具備類似於自動控制時的有關約束和進給循環交替工作流程外，還應有A、B軸可單獨點動放鬆、夾以便自耗電極的放入或撤離。另與自動狀態不同的是A、B軸上升下降均為快速上升、下降。由自動工作狀態轉為手動調整工作狀態時，原自動工作狀態下的各軸將停止運動。反之亦然。
伺服電機控制
A、B伺服電機的運行均有2種狀況：
1、手動調整的全電壓運行，由上升下降繼電器控制，實現A、B軸快升、快降;
2、自動工作時，若處於伺服進給狀態，由PWM方式控制實現自動進給，進給至下限位位置，由上升繼電器控制快速上升。伺服電機的主電路連線中所標常開觸點均為PLC硬體接口中相應繼電器的常開主觸點。
在自動熔鑄時，必須維持熔鑄電流在某一定值。而熔鑄電流的大小與自耗電極插人渣池的深度和電渣的化學成分有關。在電渣化學成分一定時，電極入渣池越深，電流越大;反之，電流越小。因此，電路電流的大小可由電極在渣池中的位置(即極間距)決定。由此可知，電流控制可轉換為位置控制。通過測量熔鑄的電流(其大小反映自耗電極插人渣池中的深度)與給定的熔鑄電流相比較，其誤差控制電機的轉角量，從而控制自耗電極在渣池中的位置。因此，自耗電極自動進給伺服系統為一位置隨動系統。系統原理中PWM信號發生器用SG3524實現，其輸出接成單極性輸出方式，擴大了輸出脈衝占空比的調節範圍。
