基于CAN总线技术的混合伺服液压机控制系统

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1、文章编号：1672—0121(2012)03—0035—02基于CAN总线技术的混合伺服液压机控制系统乔礼惠。赵雪松，吴国健(江苏扬力液压机床有限公司，江苏扬州225009)摘要：本文打破传统的采用电液比例控制技术来控制阀开口大小的方式，开发了一种新型的通过采用伺服电机驱动定量泵与小通径电液比例伺服阀相结合的方式，来实现对液压系统压力流量的控制，从而实现对液压系统速度、定位精度等的控制。在基于CAN总线技术基础上，通过各种传感器对液压系统执行元件的位置、速度、系统压力流量等参数的采集，由运动控制器进行信息的综合处理形成闭环，从而实

2、现对液压系统高速、高精度的控制。关键词：机械设计；运动控制器；伺服电机；CAN总线；安全模块中图分类号：TG315．4文献标识码：B0引言近年来，随着工业技术不断发展，客户对液压机的速度及定位精度提出了越来越高的要求，低效率高损耗的生产方式已不能满足市场的需求。传统的仅通过加大阀的通径来提高流量从而获得高速的液压控制方式其效果往往不尽人意，这主要是由于液压系统在实现运动速度转换时，阀的开口大小不能实现有效的比例流量控制，造成液压冲击甚至影响比例伺服阀滑块定位位置的精确控制。针对以上问题，公司与德图1混合伺服液压机控制系统配置图国福

3、伊特哈雷公司共同研制开发了一种混合伺服液装置等外围设备，可实现机床的无人自动化操作。压机控制系统，该系统采用小通径电液比例伺服阀1．1运动控制器PCU310与伺服电机相结合，通过集成式智能运动控制器实PCU310(图2)是德国福伊特哈雷公司开发的现对液压系统压力、流量等进行精确快速控制，从而专用于对液压机进行控制的专用集成式智能运动控大幅提高了液压机的运行速度、定位精度，在实现性制器，可实现对液压机的高速度及高精度的控制，在能的高可靠性和速度的平稳过渡的同时，有效减小运动速度方面机床滑块空程快下速度可达600ram／了液压系统压力

4、流量损失和液压系统的冲击噪声。s，工作速度可在5～40mm／s范围内进行无级随动适时调整，回程速度也可达到600mrrds。同时根据机床1系统构成工艺要求可实现机床滑块的定程／定压控制，并通过该液压机的控制系统主要由五个主体部分组成PID运算的运行，可实现在定程控制时重复定位精(图1)：德国福伊特哈雷公司的集成式智能运动控制器、德国Baumtiller公司4444{14411414Ij-4“4t-l-lt~删圳4X40『X51lX41llX42．的伺服控制器和伺服电机、力士乐公司Woith31“。”CAN总线数字量输出数字量输入P

5、cu的电液比例伺服阀、德国ELGO公司的模拟量接口RS232本地CAN总线搴X31X30X5OX53IX1O位移传感器、西门子公司的工控机。特别是整套控制系统预留了至少十个轴1j1jj1j111jjjj11jJ111jjjjjj』111jj*撼的接口，便于连接机器人、自动上下料图2PCU310的10配置{瑶蛭度可达±O．01mm，而在实现定压控制时压力误差范埘啦描收稿日期：2012—02—09围控制在±0．5％以内。另外通过简单的参数调整和出鹾作者简介：乔礼惠(1979一)，男，工程师，从事锻压机械计研究模具配方的调用，可以很方便

6、地实现不同产品在不蓬0l_35同工艺下的精确控制。门锁的检测，控制机床的运行状态保障维护人员的1．2交流伺服电机在液压系统中的应用安全；同时机床前后操作面安装了安全光幕，并通过随着微电子技术和变频技术的发展，使得将交安全模块编程进行控制，实现检测到危险时立即停流伺服电机运用到液压控制系统中成为现实，可在止滑块等相关运动部件的运行，并立刻回归起始位不改变泵的排量的前提下，只是通过改变伺服电机置；另外急停控制按钮也经过安全模块进行控制。部的转速来改变泵的转速，从而改变泵的输出流量，同分逻辑图如4所示。时也能达到调节执行元件速度的目的。

7、在系统中伺服电机可始终处于高效率的512作状态，系统综合节电可达约20％以上，同时简化了液压回路，减少了液压系统的能量损失，而且泵也可以选用可靠性高但价格低廉的定量泵，从而提高了系统的可靠性并降低了生产成本。在此套系统中采用德国Baumtiller的伺服控制器和伺服电机，伺服控制器根据接收到的运动控制器PCU310的指令同时结合伺服电机自身编码器反馈的信号进行综合运算，根据运图3伺服控制接线示意图算结果发出指令给伺服电机，从而实现整个运动的控制，具体接线如图3所示。2CAN通信协议的应用CAN总线是一种对等式的层间现场总线网，协议

8、比RS一485协议更简单，实时性更好，它的信息帧短，不会因为长时间发送而影响其他节点访问总线。由于采用优先级仲裁技术，当发生总线访问冲突时优先级高的信息仍可继续发送，因此它更适用于对数据传输和实时控制要求较图4安全模块内部程序高的系统。另外CAN总