本發(fā)明涉及自動化控制，具體涉及一種折彎機控制方法。

背景技術：

1、折彎加工機床因其應用需求，對后擋料軸數(shù)量存在2/4/6個的不同配置需求，常規(guī)模擬量型的折彎機控制系統(tǒng)，受限于硬件接口，無法靈活適應后擋料軸數(shù)量的擴展，需要額外增加軸專用接口硬件。同時，軸運動指令使用模擬量信號傳輸，存在抗干擾性差的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的問題是提供一種折彎機控制方法，解決現(xiàn)有折彎機系統(tǒng)軸擴展受限，使用模擬量運動指令抗干擾性差的技術問題。

2、針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種折彎機控制方法，包括如下步驟：

3、步驟1：建立上位機、主站控制器和折彎機專用io從站，折彎機專用io從站設有mcu芯片和外圍接口電路；其中，上位機通過tcp/ip與主站控制器進行通信，主站控制器和折彎機專用io從站之間通過ethercat總線進行通信；

4、步驟2:hmi軟件運行在上位機，負責對plc程序、加工文件、模具文件、參數(shù)數(shù)據(jù)庫以及總線組態(tài)配置文件進行處理，分別生成plc程序數(shù)據(jù)、工步數(shù)據(jù)、模具數(shù)據(jù)、設置參數(shù)數(shù)據(jù)以及總線配置參數(shù)數(shù)據(jù)；上位機配置有觸摸屏，hmi軟件響應觸摸操作生成操作指令，操作指令包括啟動、停止和復位。上位機通過tcp/ip通訊將生成的數(shù)據(jù)和操作指令發(fā)送至主站控制器；

5、步驟3：主站控制器中運行有運動控制軟件，運動控制軟件接收上位機hmi軟件發(fā)送的數(shù)據(jù)和操作指令，根據(jù)上位機下發(fā)的數(shù)據(jù)、操作指令進行處理和響應，生成若干個軸的運動控制指令和外圍接口電路的邏輯指令，若干個軸包括滑塊y1軸、滑塊y2軸、后擋料x軸、后擋料r軸……；其中，若干個軸的運動控制指令通過ethercat總線通訊發(fā)送至相應的伺服驅動執(zhí)行；滑塊y1軸、滑塊y2軸的運動控制指令、外圍接口電路的邏輯指令通過ethercat總線通訊發(fā)送至折彎機專用io從站；

6、步驟4：折彎機專用io從站的mcu芯片用于處理外圍接口電路信號，外圍接口電路包括數(shù)字量輸入輸出、模擬量輸入輸出、編碼器/光柵尺輸入以及液壓比例閥控制；mcu芯片內(nèi)核程序中，通過ethercat總線通訊接收到的外圍接口電路的邏輯指令，對數(shù)字量輸入進行邏輯處理生成數(shù)字量輸出；mcu芯片內(nèi)核程序對滑塊y1軸、滑塊y2軸的運動控制指令做進一步處理生成運動規(guī)劃位置；在應用于液壓型折彎機產(chǎn)品時，滑塊y1軸、滑塊y2軸的運動規(guī)劃位置轉換為液壓比例閥控制信號并輸出，控制液壓比例閥實現(xiàn)滑塊y1軸、滑塊y2軸動作；在應用于全電伺服折彎機產(chǎn)品時，滑塊y1軸、滑塊y2軸的運動規(guī)劃位置經(jīng)過pid運算生成速度指令，通過ethercat總線通訊發(fā)送至滑塊y1軸、滑塊y2軸伺服驅動執(zhí)行；

7、步驟5：主站控制器通過ethercat總線通訊，從折彎機專用io從站獲取以下信息：數(shù)字量輸入輸出、模擬量輸入輸出、編碼器/光柵尺輸入數(shù)據(jù)；以及若干個軸的伺服驅動獲狀態(tài)、軸位置信息數(shù)據(jù)；運動控制軟件生成的報警信息；匯總上述數(shù)據(jù)形成過程數(shù)據(jù)，并通過tcp/ip上傳給上位機進行顯示或文件記錄處理。

8、優(yōu)選的，所述主站控制器內(nèi)設有arm芯片、網(wǎng)口1和網(wǎng)口2，arm芯片通過網(wǎng)口1與上位機進行tcp/ip通信；網(wǎng)口2為ethercat專用網(wǎng)口，分別與折彎機專用io從站、若干個軸的伺服驅動連接，構成ethercat現(xiàn)場總線。

9、優(yōu)選的，所述折彎機專用io從站內(nèi)的mcu芯片通過網(wǎng)口芯片以及ethercat從站協(xié)議棧與主站控制器進行ethercat總線通訊。

10、優(yōu)選的，所述步驟3具體包括如下步驟：

11、步驟s3-1：主站控制器中，運動控制軟件通過tcp/ip通訊從上位機中獲取總線配置參數(shù)、設置參數(shù)數(shù)據(jù)，啟動并完成實時線程和ethercat主站初始化；

12、步驟s3-2：運動控制軟件對plc程序數(shù)據(jù)進行編譯及執(zhí)行，生成外圍接口電路的邏輯指令；對工步數(shù)據(jù)進行處理，生成用于控制若干個軸的運動控制指令，運動控制指令中包含滑塊y1軸、滑塊y2軸運動規(guī)劃位置和后擋料x軸、后擋料r軸的規(guī)劃位置；

13、步驟s3-3：運動控制軟件將步驟s3-2中生成的運動控制指令和邏輯指令通過實時線程，周期性地寫入到ethercat通訊數(shù)據(jù)幀，通過igh主站模塊分發(fā)到折彎機專用io從站以及各個后擋料軸的伺服驅動；

14、步驟s3-4：折彎機專用io從站從接收到的ethercat通訊數(shù)據(jù)幀中調(diào)取滑塊y1軸、滑塊y2軸的運動規(guī)劃位置和邏輯指令；mcu芯片根據(jù)編碼器接口反饋的滑塊實際位置以及接收到的滑塊周期規(guī)劃位置進行pid運算處理，生成滑塊y1軸、滑塊y2軸的速度指令；

15、步驟s3-5：mcu芯片根據(jù)邏輯指令通過外圍接口電路，實現(xiàn)對數(shù)字量輸出口的控制；步驟s3-4中生成的滑塊y1軸、滑塊y2軸的速度指令，在應用于液壓型折彎機產(chǎn)品時，換算成液壓比例閥控制信號，通過外圍接口電路中液壓比例閥接口輸出；在應用于全電伺服折彎機產(chǎn)品時，速度指令寫入到ethercat通訊數(shù)據(jù)幀中，發(fā)送至滑塊y1軸、滑塊y2軸對應的伺服驅動執(zhí)行；同時，mcu芯片通過外圍接口電路獲取數(shù)字量輸入輸出、模擬量輸入輸出和編碼器/光柵尺輸入反饋數(shù)據(jù),寫入ethercat通訊數(shù)據(jù)幀中回傳至主站控制器；

16、步驟s3-6：后擋料軸的伺服驅動工作在csp模式下運行，周期性地從ethercat通訊數(shù)據(jù)幀中獲取后擋料軸的規(guī)劃位置執(zhí)行定位運動，并將伺服驅動狀態(tài)、后擋料軸實際位置寫入ethercat通訊數(shù)據(jù)幀中回傳至主站控制器；

17、步驟s3-7：滑塊y1軸、滑塊y2軸的伺服驅動工作在csv模式下運行，周期性地從ethercat通訊數(shù)據(jù)幀中獲取滑塊y1軸、滑塊y2軸的速度指令執(zhí)行運動，并將伺服驅動狀態(tài)、軸實際位置寫入ethercat通訊數(shù)據(jù)幀中回傳至主站控制器。

18、優(yōu)選的，所述主站控制器中部署有使用preempt-rt補丁進行內(nèi)核實時化改造后的linux系統(tǒng)。

19、優(yōu)選的，所述主站控制器中部署有運動控制軟件，運動控制軟件包含了軸點位運動模塊、同步控制模塊、軸使能模塊、停止模塊和回參功能模塊，以通過ethercat通訊主站，實現(xiàn)基于ethercat總線通訊的機床軸點位運動、同步控制、軸使能、停止和回參功能等控制。

20、優(yōu)選的，折彎機專用io從站mcu芯片內(nèi)核程序中部署有滑塊y1軸、滑塊y2軸的運動控制模塊，用于對滑塊y1軸、滑塊y2軸的使能、回參、停止、運動規(guī)劃以及位置閉環(huán)pid控制，滑塊y1軸、滑塊y2軸的閉環(huán)控制pid算法如下：

21、y1_output＝y(tǒng)1_refvel+kp*y1_err+ki*y1_erradd–kp_g*synerr,

22、y2_output＝y(tǒng)2_refvel+kp*y2_err+ki*y2_erradd+kp_g*synerr,

23、其中，y1_output是輸出給滑塊y1軸軸驅動的速度指令，y2_output是輸出給滑塊y2軸驅動的速度指令，y1_refvel是滑塊y1軸的速度規(guī)劃指令，y2_refvel是滑塊y2軸的速度規(guī)劃指令，kp是比例增益，ki是積分增益，kp_g是平行度增益，y1_err是當前周期滑塊y1軸的跟隨誤差，y2_err是當前周期滑塊y2軸的跟隨誤差，y1_erradd當前周期滑塊y1軸的積極跟隨誤差，y1_erradd是當前周期滑塊y2軸的積極跟隨誤差；synerr是平行度誤差，由y1實際位置減去y2實際位置計算得出。

24、本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明解決了現(xiàn)有折彎機系統(tǒng)受限于硬件接口，不能靈活適應不同數(shù)量的后擋料軸配置問題，并且運動控制指令通過ethercat總線進行傳輸，相比較現(xiàn)有折彎機系統(tǒng)的模擬量信號傳輸方式，在抗干擾、控制效率以及響應速度方面更優(yōu)。

25、在抗干擾、可靠性以及運動控制響應方面，相比較采用模擬量控制的常規(guī)折彎機控制系統(tǒng)更優(yōu)，并且應用于全電伺服折彎機產(chǎn)品時，能夠有效提高機床性能。同時，本發(fā)明中通過折彎機專用io從站，集成了折彎機機床外圍接口電路信號和液壓泵、閥的輸入輸出接口，能夠兼顧液壓型折彎機產(chǎn)品的控制需求。