2010年第1期
仅表技术与传威器 Instrument Techniqueand Sensor
大型模锻液压机监控系统设计研究
熊欢欢，黄明辉，湛利华，赵啸林
（中南大学机电工程学院，湖南长沙410083）
2010 No.1
摘要：结合大型模锻液压机的工艺因素及高精度同步运行控制的要求，对大型模锻液压机控制系统的组成和工作原理进行了详细说明，给出了系统的硬件配置。以WinCCV6为软件平台，设计开发了上位机监控系统，实现了现场状态及数据的监控，并通过C脚本程序完成了上位机对PLC控制参数的设置。实际应用表明，该系统位置控制精度高，人机界
面友好，操作方使，各项控制功能均达到了设计要求。关键词：模锻液压机；监控系统；WinCC
中图分类号：TP273
文献标识码：A
文章编号：10021841(2010)01009203
Monitoring System of Large DieForging Hydrostatic Press
XIONG Huan-huan, HUANG Ming-hui,ZHAN Li-hua,ZHAO Xiao-lin
(School of Mechanical and Electrical Engineering,Central South University,Changsha 410083,China)
Abstract: According to the material techniques of large-scale die forging hydrostatic press and accuracy synchronous control request, the composition structure and principle of the control system was introduced, and the hardware configuration was provided. The upper computer monitoring and controlling system based on WinCC V6 was exploited, it completed data collection and state monitory ,and finished the PLC controlling parameters setting BY mass C language, The tests prove that the position control of the system has high precision,the HMI of the system is amicable and it is used conveniently ,all controlling functions reach the primary technical requirements.
Key words: die forging hydrostatic press; monitoring and controlling system; WinCC
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引言
大型模锻液压机是在超高压力、超长行程、超大惯量和多点驱动等极端工况下运行的一种大型复杂制造装备，高精度同步运动控制是大型模锻压机的一项关键技术。目前，国内外大型压机动梁同步运动控制主要采用机械同步和被动控制方法，造成控制精度低、动态响应慢、实时性差的根本缺陷。通过主动同步运行控制和被动同步控制的协同纠偏控制，大大提高活动横平稳运动的精度，实现压机活动横荣连续平稳同步运动，从而提高大型锻件的锻造精度。
WinCC是一个实用且与SIMATIC产品无缝连接的组态软件，其界面友好，功能强大，可以实现控制界面设计、硬件组态变量管理、报警归档、打印归档与用户管理等功能】，满足了大型模锻液压机监控系统监控信号多，智能控制复杂，数据通信速率高等功能要求。所以选用了WinCC为软件平台，开发了大
型模锻液压机的上位机监控系统。控制系统的组成及原理分析
大型模锻液压机同步控制系统采用基于位移反馈的同步驱动主动抗扰技术、基于压力反馈的同步纠偏的同步方案，并可根据工艺要求，对两种同步方案进行组合，实现系统的高效、
高精度、高可靠性的实时同步控制。 1.1主动同步控制系统
主动同步控制系统由五驱动柱塞缸、两回程柱塞缸及其电
收稿日期：20090520
收修改稿日期：2009-10-11
液控制回路组成，驱动缸固定在液压机的上横梁，回程缸固定在下横梁。采用5个独立的阀控缸系统对活动横梁进行驱动，回程采用两回程缸回预活动横实现，能实现上行、下行、加载（速度可调）、保压、卸荷动作，比例阀采用比例流量阀，驱动系统具有行程控制、速度控制、主动纠偏及偏载模拟4大功能。
考到系统的特点，以外围4驱动缸为对象，每对角线上的2个为1组，分为2组，即每组驱动缸控制着活动横梁基准面上的一条对角线的水平度。外围4驱动缸的位移反馈由光据尺提供。系统中位置控制方案是以低速缸位移为跟踪参考点，当活动横架对角有位移偏差时，PLC对高数计数器模块FM350-1采集到光栅尺数据和压力传感器的数据进行综合处理，及时给出控制信号经比例阀放大器放大后调节各比例流量的开度，来控制各缸的位移。即根据活动横梁的两对角位移偏差来调节驱动缸相对应的流量比例阀的流量来减小偏差达到所需精度。其原理图如图1所示。
光栅尺实时检测每组对角缸(驱动缸1、3为例)位移 us，经A/D转换为数字信号A、B.控制阀采用比例流量阀，控制器将A、B进行比较，如果A>B，也就是驱动缸1速度快于驱动缸3，则以低速缸B为设定值，A为反馈值，比较器的输出值和"；做减法，以减小驱动缸1所对应的比例阀放大器的控制电压，进而减小比例流量阀流量，以降低驱动缸1的速度，使驱动
缸3赶上驱动缸1，从而使活动横梁达到平衡。 1.2被动同步控制系统[3]
被动同步控制系统在液压机的4个角落各设置了1个活