淺談伺服控制技術(shù)在穿孔導(dǎo)盤(pán)中的應(yīng)用

1、<p>　　淺談伺服控制技術(shù)在穿孔導(dǎo)盤(pán)中的應(yīng)用</p><p>　　摘要 文章介紹了穿孔機(jī)導(dǎo)盤(pán)液壓驅(qū)動(dòng)的工作原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。淺析了液壓伺服控制系統(tǒng)在導(dǎo)盤(pán)傳動(dòng)中的應(yīng)用，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，簡(jiǎn)述了常見(jiàn)故障，以及相應(yīng)的處理方法。 </p><p>　　關(guān)鍵詞伺服控制導(dǎo)盤(pán)反饋液壓回路 </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)： TN820.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： &

2、lt;/p><p><b>　　1 前言 </b></p><p>　　穿孔機(jī)是無(wú)縫鋼管生產(chǎn)中的重要設(shè)備，軋管一部Φ250MPM機(jī)組穿孔機(jī)為二輥斜軋穿孔機(jī)，采用導(dǎo)盤(pán)作為導(dǎo)向裝置。因穿孔機(jī)工作時(shí)作用在到導(dǎo)盤(pán)上的扭矩較大，所以驅(qū)動(dòng)裝置的功率較大，導(dǎo)盤(pán)的驅(qū)動(dòng)方式是液壓驅(qū)動(dòng)，采用液壓驅(qū)動(dòng)一般都需要一個(gè)單獨(dú)的液壓站，實(shí)際要求導(dǎo)盤(pán)的轉(zhuǎn)速必須是勻速，而且必須是等速運(yùn)行，還要時(shí)時(shí)根據(jù)生產(chǎn)

3、實(shí)際情況自動(dòng)調(diào)節(jié)自身轉(zhuǎn)速，因此采用液壓伺服控制系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)速。 </p><p>　　2 導(dǎo)盤(pán)的安裝結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)原理 </p><p>　　導(dǎo)盤(pán)的轉(zhuǎn)速是由一個(gè)伺服系統(tǒng)控制，該系統(tǒng)可保證導(dǎo)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)速度自動(dòng)適應(yīng)軋制速度。每個(gè)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)盤(pán)分別由一個(gè)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，液壓馬達(dá)由可變油量軸向柱塞泵供油，通過(guò)改變泵的驅(qū)動(dòng)軸與柱塞軸的傾斜角度，提高泵的供油量，液壓馬達(dá)經(jīng)過(guò)減速器，將運(yùn)動(dòng)傳給導(dǎo)盤(pán)，減速器在導(dǎo)盤(pán)下面，如圖

4、1所示 </p><p>　　圖1導(dǎo)盤(pán)傳動(dòng)示意圖 </p><p>　　3 導(dǎo)盤(pán)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)—H3液壓系統(tǒng) </p><p>　　在穿孔過(guò)程中，導(dǎo)盤(pán)的主要作用是限制軋件在左右方向的橫向流動(dòng)及控制毛管的橢圓度，而軋件在上下方向的金屬流動(dòng)是靠?jī)蓚€(gè)直流電機(jī)帶動(dòng)的軋輥來(lái)完成的。在穿孔過(guò)程中為確保毛管外表面的質(zhì)量和外徑、壁厚尺寸精度，要求導(dǎo)盤(pán)的轉(zhuǎn)速必須是勻速，而且左右導(dǎo)盤(pán)還

5、必須是等速運(yùn)行。導(dǎo)盤(pán)的控制采用了當(dāng)時(shí)先進(jìn)的液壓伺服技術(shù)，其液壓系統(tǒng)采用了經(jīng)典的變量泵--定量馬達(dá)容積閉式循環(huán)回路。 </p><p><b>　　液壓回路分析 </b></p><p>　　以導(dǎo)盤(pán)前進(jìn)方向?yàn)槔?，分析閉式循環(huán)液壓回路。見(jiàn)圖2。主泵1向油管11供應(yīng)壓力油，馬達(dá)2的回油經(jīng)管路12被吸入泵內(nèi)，不斷循環(huán)。 </p><p>　　圖2 H3

6、液壓原理圖 </p><p><b>　　5 伺服控制回路 </b></p><p>　　伺服泵4從油箱吸油向油管14供油，經(jīng)過(guò)濾器15直接供給伺服閥5，伺服閥5的控制電壓與其A、B出口的壓差成正比，而A、B腔的壓差與液壓缸6中的復(fù)位彈簧7的力也成正比。液壓缸的缸桿和主泵1的斜盤(pán)擺角相連，所以通過(guò)控制伺服閥的電壓來(lái)達(dá)到控制主泵1的流量。 </p><

7、;p>　?。?）當(dāng)A、B腔壓差為0時(shí)，彈簧7復(fù)到中位，主泵的變量擺角為0，主泵的斜盤(pán)與傳動(dòng)軸垂直，不輸出高壓油。 </p><p>　?。?）當(dāng)A、B腔壓差為正值時(shí)，液壓缸6活塞桿向下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)主變量泵1的斜盤(pán)變量機(jī)構(gòu)，使斜盤(pán)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)A、B產(chǎn)生的壓力差與變量機(jī)構(gòu)及彈簧產(chǎn)生的反作用力平衡時(shí)，斜盤(pán)的傾角就一定了。主泵就以相應(yīng)的排量向油管11供油，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)2順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。提供給伺服閥6的電壓越大，A、B腔的壓差

8、就越大，最終斜盤(pán)的擺角增大、輸出流量也就越大。 </p><p>　?。?）當(dāng)A、B腔壓差為負(fù)值時(shí)，作用力剛好相反，斜盤(pán)擺角也相反，則主泵1向油管12供油，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)2逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。泵的排量與斜盤(pán)的傾角成線(xiàn)性關(guān)系，斜盤(pán)的擺角與A、B腔的壓差成線(xiàn)性關(guān)系，而A、B腔的壓差受伺服閥5的電壓來(lái)控制。所以PLC采用一套恒壓控制系統(tǒng)，即可很好的控制泵的排量。 </p><p>　　在實(shí)際工作過(guò)程中，泵和馬

9、達(dá)的泄漏是不可避免的，這無(wú)疑影響泵的輸出流量。為了更精確的控制馬達(dá)、導(dǎo)盤(pán)的傳速，在PLC控制方面，采用了三級(jí)反饋系統(tǒng)裝置，見(jiàn)圖3所示。 </p><p>　　圖3三級(jí)反饋系統(tǒng)框圖 </p><p>　　在電氣PLC可以輸入對(duì)左右導(dǎo)盤(pán)的設(shè)定轉(zhuǎn)速，在反饋中，主要用測(cè)速鏈反饋數(shù)據(jù)和設(shè)定轉(zhuǎn)速作比較，隨時(shí)對(duì)輸出電壓做出調(diào)整，直到測(cè)速鏈反饋的轉(zhuǎn)速與設(shè)定值一樣。當(dāng)負(fù)載突然增加時(shí)，強(qiáng)制導(dǎo)盤(pán)轉(zhuǎn)速瞬間變慢，此

10、時(shí)測(cè)速鏈反饋的數(shù)值就比設(shè)定轉(zhuǎn)速要低，則PLC就會(huì)加大輸出電壓，直到反饋的轉(zhuǎn)速與設(shè)定值相同。如果負(fù)載瞬間降低，整個(gè)過(guò)程就會(huì)完全相反。 </p><p>　　6 安全、卸荷保護(hù)回路 </p><p>　　在導(dǎo)盤(pán)軋鋼過(guò)程中會(huì)遇到各種意外情況，當(dāng)導(dǎo)盤(pán)阻力突然增大時(shí)會(huì)給液壓系統(tǒng)帶來(lái)很大的沖擊，為了避免這種危害，此系統(tǒng)在主回路中安裝了兩個(gè)溢流閥9、10，當(dāng)回路中任何一腔的壓力過(guò)高都可以從溢流閥9、10

11、中溢流走，起到了安全保護(hù)作用。 </p><p>　　但是有時(shí)阻力長(zhǎng)時(shí)間過(guò)大，在流量很大的情況下，液壓油不能完全從溢流閥9、10中溢流走，這時(shí)還是會(huì)造成系統(tǒng)壓力過(guò)高危害于系統(tǒng)。此套系統(tǒng)還在主油路上安裝了壓力繼電器21，當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到繼電器21的設(shè)定壓力時(shí)，它會(huì)向PLC主機(jī)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，接著PLC會(huì)發(fā)出信號(hào)讓電磁閥22得電，換向，而邏輯閥23此時(shí)會(huì)打開(kāi)，流路11和12會(huì)直接連在一起，形成主回路短路現(xiàn)象。使系統(tǒng)處于卸

12、荷現(xiàn)象，從而起到保護(hù)液壓系統(tǒng)作用。 </p><p><b>　　7 功率分析 </b></p><p>　　主泵的輸出功率N泵＝P × Q(1) </p><p>　　P 為主泵的輸出壓力 </p><p>　　Q =p × n 為主泵的輸出流量（恒定） </p><p>　

13、　定量馬達(dá)的輸出功率N＝M × n/974（kW） (2) </p><p>　　M馬達(dá)輸出扭矩即為負(fù)載 </p><p>　　n馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)數(shù)（恒定） </p><p>　　若不計(jì)效率損失，則泵的輸入功率就等于馬達(dá)的輸出功率。在這套系統(tǒng)中，導(dǎo)盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，即馬達(dá)的轉(zhuǎn)速恒定，因?yàn)槭嵌狂R達(dá)，所以馬達(dá)的輸入流量即泵的輸出流量也為恒定。由（1）和(2）可以看出：

14、馬達(dá)和主泵的功率分別和負(fù)載、泵的輸出壓力成線(xiàn)性關(guān)系，泵的輸出壓力是隨著負(fù)載變化而變化的，也是成線(xiàn)性的關(guān)系。因此在日常維護(hù)工作中，只要監(jiān)控泵輸出的壓力，就可以知道泵和馬達(dá)的負(fù)載。 </p><p>　　8 實(shí)際生產(chǎn)中導(dǎo)盤(pán)常見(jiàn)故障及處理方法 </p><p>　　導(dǎo)盤(pán)停轉(zhuǎn)后不能啟動(dòng)，出現(xiàn)這類(lèi)問(wèn)題一般主要從以下幾方面考慮： </p><p>　　(1)、測(cè)速鏈掉、斷 &l

15、t;/p><p>　　(2)、導(dǎo)盤(pán)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)或減速機(jī)壞 </p><p>　　(3)、伺服泵沒(méi)有壓力輸出 </p><p>　　(4)、泵的驅(qū)動(dòng)電機(jī)壞 </p><p>　　(5)、主泵伺服閥或卸荷閥壞 </p><p>　　(6)、測(cè)速機(jī)或電位器壞 </p><p><b>　　處理方法如

16、下: </b></p><p>　　原因(1)—(4)均可直觀(guān)觀(guān)察到，并判斷故障原因，并處理。原因(5)和(6)的處理步驟如下： </p><p>　　系統(tǒng)原理(見(jiàn)圖4)所示： </p><p>　　圖4 左導(dǎo)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)伺服控制系統(tǒng)示意圖 </p><p>　　(1)左導(dǎo)盤(pán)如不能啟動(dòng)，則在P6操作臺(tái)啟動(dòng)主泵，并切換到手動(dòng)控制。啟動(dòng)前確

17、認(rèn)主泵是否停機(jī)，主泵必須在啟動(dòng)狀態(tài)。 </p><p>　　(2)左導(dǎo)盤(pán)具備啟動(dòng)條件后，按啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)左導(dǎo)盤(pán)。如不能啟動(dòng)，不要再動(dòng)P6面板按鈕。手動(dòng)捅卸荷閥，若導(dǎo)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，則卸荷閥可排除，若導(dǎo)盤(pán)不能轉(zhuǎn)動(dòng)，則卸荷閥壞。 </p><p>　　(3)打開(kāi)控制柜門(mén)，找到導(dǎo)盤(pán)伺服控制箱，確認(rèn)控制箱面板，將撥動(dòng)開(kāi)關(guān)由程控處撥至1#泵，將調(diào)速旋鈕向快處慢慢調(diào)整，觀(guān)察左導(dǎo)盤(pán)是否轉(zhuǎn)動(dòng)。 </p>

18、<p>　　(4)如左導(dǎo)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)， PLC直接給定一個(gè)電壓值，如反饋回來(lái)的電流值不穩(wěn)定的話(huà)，導(dǎo)致電機(jī)調(diào)停，則說(shuō)明測(cè)速機(jī)壞。 </p><p>　　(5)如左導(dǎo)盤(pán)不轉(zhuǎn)動(dòng)，重點(diǎn)檢查卸荷閥110V是否輸出，液壓人員重點(diǎn)檢查主泵伺服閥旁卸荷閥是否得電。 </p><p>　　(6)在開(kāi)關(guān)處于1#泵的位置時(shí)，將調(diào)速旋鈕由0慢慢往大調(diào)，并觀(guān)察左放大板上電流表的數(shù)值，如電流表的數(shù)值變大后又返