成型機伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計

本文基于對輪胎成型機工作原理和對伺服系統(tǒng)各個組成進行分析，設(shè)計了一套成型機伺服控制系統(tǒng)。

隨著國內(nèi)經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，汽車已經(jīng)做完新興代步工具進入千家萬戶。而作為汽車必不可少的輪胎也必然成為有車一族的消費品，因其多種應用具有廣闊的市場前景。這種需求拉動了我國輪胎，橡膠行業(yè)。致使國際、國內(nèi)的輪胎制造商紛紛登陸中國投資建廠，擴大生產(chǎn)規(guī)模，滿足不斷增長的輪胎需求。輪胎生產(chǎn)中最重要的一個環(huán)節(jié)就是輪胎的成型，各國的輪胎成型機制造商無不絞盡腦汁研究，開發(fā)高效，精確，快捷的輪胎成型設(shè)備。近年來，隨著微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、計算機技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、材料技術(shù)的快速發(fā)展以及電機制造工藝水平的逐步提高，伺服技術(shù)已迎來了新的發(fā)展機遇，伺服系統(tǒng)由傳統(tǒng)的步進伺服、直流伺服發(fā)展到以永磁同步電機、感應電機為伺服電機的新一代交流伺服系統(tǒng)。

伺服系統(tǒng)是自動控制系統(tǒng)的重要組成部分，它的性能優(yōu)劣直接決定與影響著自動控制系統(tǒng)的快速性、穩(wěn)定性和精確性，機、電、液的組合成為目前工業(yè)自動化的主要技術(shù)基礎(chǔ)。伺服控制系統(tǒng)用來精確地跟隨或復現(xiàn)某個過程的反饋控制系統(tǒng)。在很多情況下，伺服系統(tǒng)專指被控制量(系統(tǒng)的輸出量)是機械位移或位移速度、加速度的反饋控制系統(tǒng)，其作用是使輸出的機械位移(或轉(zhuǎn)角)準確地跟蹤輸入的位移(或轉(zhuǎn)角)。伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和其他形式的反饋控制系統(tǒng)沒有原則上的區(qū)別。伺服系統(tǒng)的主要任務是按照控制命令要求，對信號進行變換、調(diào)控和功率放大等處理，使驅(qū)動裝置輸出的轉(zhuǎn)矩、速度及位置都能靈活方便的控制。

由于伺服電機響應快，速度高，并且定位精度高的特點，現(xiàn)在成型機普遍選用這一類電機作為送布電機和小車板控制電機。隨著成型機市場對成型機精度和成型機速度的不斷追求，UV平板成型機將逐漸被推向市場。隨著UV平板成型機的發(fā)展，配套的伺服電機也將升級換代。在中高端的成型機市場上將以交流伺服電機系統(tǒng)為主。所以很多廣告客戶最終選擇成型機。為迎合國內(nèi)市場，部分生產(chǎn)廠家開始在引進國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上研發(fā)生產(chǎn)自主品牌的成型機。

輪胎成型機設(shè)備整套系統(tǒng)由PLC、觸摸屏、伺服控制系統(tǒng)、執(zhí)行機構(gòu)等組成。輪胎的成型就是根據(jù)輪胎尺寸要求，把掛膠的簾布和帶子裁斷成一定長尺寸，經(jīng)過貼合，擠壓形成胎坯。因此，根據(jù)成型工藝的要求，設(shè)備一般包含胎體貼合鼓，帶束層鼓，成型鼓，內(nèi)圈傳遞環(huán)，外圈傳遞環(huán)，帶束層供料架，簾布供料架，冠帶層供料架，復合膠。這些設(shè)備的傳動要求速度快，位置的定位準確，同時，主鼓在轉(zhuǎn)動時，要求其輔助設(shè)備能夠同步供料。因此，這些設(shè)備的傳動采用伺服電機。在供料架的輔助傳動，裁斷等傳動上有相關(guān)普通電機需要控制。各個機架還有很多開關(guān)點，傳感器點。還有一些氣動單元需要控制。另外，一臺高效的成型機要能夠制造不同尺寸，不同規(guī)格的胎，即在人機界面上，可以調(diào)用各種生產(chǎn)工藝，執(zhí)行各種生產(chǎn)工藝，顯示，記錄生產(chǎn)狀況。有的廠家還要求能夠遠程調(diào)試，監(jiān)控等。因此，設(shè)計一臺高效，結(jié)構(gòu)簡捷，安裝調(diào)試簡單，控制既集中又分散的控制系統(tǒng)是自動控制廠商不斷追求的目標。

在輪胎成型機中有眾多的氣動元件，變頻器需要控制，為了減少復雜的安裝，我們采用了CAN總線通訊技術(shù)，即一條電纜控制多臺變頻器，自動化閥島，多點傳感器單元，采集多個編碼器數(shù)據(jù)。這種設(shè)計由于省掉了大量的模擬量，高速計數(shù)模板，而使價格有了相當?shù)母偁幜Γ彩拱惭b節(jié)省了大量的電纜鋪設(shè)。可靠性大大提高。目前，帶CAN總線的編碼器使數(shù)據(jù)的傳輸再也不用擔心干擾對其的影響。