自2008年汶川大地震后,人们了解地震知识的欲望变得越来越强烈,开展有关地震知识的宣传教育成为当务之急,为此设计了基于现代可编程序控制(PLC)技术的地震模拟平台。可编程控制器 由于其可靠性高、易使用等特点广泛应用于各个领域的智能控制。地震平台采用了当前的革命性产品电动缸,摒弃了目前普遍使用的液压缸及气缸驱动的方式。电动缸是将伺服电机与丝杠一 体化设计的模块化产品,将伺服电机的旋转运动转换成直线运动,同时将伺服电机最.佳优点精.确转速控制、精.确转数控制和精.确扭矩控制转变成精.确速度控制、精.确位置控制和精.确推力控制。实践证明电动缸完全可以替代液压缸和气缸,并具有实现环境更环保,更节能,更干净等优点,很容易与PLC等控制系统连接,实现高精密运动控制。
1. 系统的组成
1.1 平台结构
地震模拟平台采用框架式结构,由2个纵向电动缸及2个支承缸进行支承,可以模拟纵波产生的纵向震动。此外,为了能模拟横向震动,地震平台采用连杆机构与横 向电动缸进行连接。
1.2 控制系统
根据系统控制要求,控制驱动系统的控制核心是上位运动控制器,采用专用的运动控制型PLC。目前许多PLC都可以配置定位模块,有些 PLC的CPU本身应具备运动控制指令,如脉冲输出指令。驱动电机系统 目前主要有步进 电机和伺服 电机,步进电机在运动精度、矩频特性、速度响应及运行特性等方面均与伺服电机有不小的差距。考虑到地震模拟平台对转矩的恒定要求 (即不能因为震级大而出现载人时转矩不足的问题)以及对速度响应的高要求,选择了伺服电机和配套伺服驱动器。执行机构采用电动缸,又叫电动推杆,相对于液压缸和气缸,电动推杆具有以下优点:①不需要复杂的成套系统支持 (包括泵 ,管道,阀门,过滤器,很多接头等)。②可以节约很多空间,而且在无维护的情况下,安全可靠地工作。③只需电机驱动,没有油污的污染,大幅度降低噪音 ,保持洁净、安静的工作环境等。电动缸将电机的旋转运动通过丝杠和丝杠副的机械运动转换为推杆的直线运动,由于其控制、使用的方便性,将实现气缸和液压缸传动所不能实现的精密运动控制。控制系统的核心采用可编程序控制器,根据地震平台的控制要求,得到如表 1所示的地震平台PLC的I/O分配表。本设计 中横向电动缸的伺服电机由YO和Y1控制,分别作为脉冲和方向;纵向2个电动缸的伺服电机由Y2、Y3同步控制。另外,系统中加人了屏闪灯、烟雾机喷烟等效果,使体验者可以身临其境地体验真实地震的感觉。除了电动缸的动作以外,还加入了专用震动电机驱动凸轮机构产生附加震动,使地震效果多样化。
压力是现代工业生产过程中最常用的过程控制参数,如何对压力进行精.确控制直接关系到能否提高工业生产效率、生产质量、降低生产成本等关键技术问题。在现代工业中做压力闭环控制通常做法就是在伺服电动缸全端或者电动缸内部装拉压力传感器,与上位PLC配套使用,做成一个压力闭环系统,压力精度较高为3‰左右,在控制柜的人机界面上(触摸屏)只需输入您想要的拉压力数值,伺服电动缸就会输出精度较高的拉压力,由于伺服电动缸前端或内部装有拉压力传感器,通过模拟量信号把电动缸的输出力反馈给上位PLC形成一个压力闭环,实时纠正或补偿电动缸的输出力,从而达到较高的拉压力精度。另外在控制系统人机界面上操作简单修改惨数方便,有急停、保护硬件和报警功能等等。
为了扩大数控机床的工艺范围,数控机床除了沿X、Y、Z三个坐标轴作直线进给外,往往还需要有绕X轴、Y轴或Z轴的圆周进给运动。数控机床的圆周进给运动一般由回转工作台来实现。回转工作台除了用于进行各种圆弧加工与曲面加工外,还可以实现精准的自动分度。对于加工中心,回转工作台已成为一个不可缺少的部件。
1.分度工作台 织梦内容管理系统
分度工作台只能完成分度运动,不能实现圆周进给,它是按照数控系统的指令,在需要分度时将工作台连同工件回转一定的角度。分度时,也可以采用手动分度。分度工作台一般只能回转规定的角度。 织梦内容管理系统
数控机床中,分度工作台按定位机构的不同,分为定位销式和鼠牙盘式。
2.数控回转工作台
数控回转工作台外观上与分度工作台相似,但内部结构和功用两者大不相同。数控回转工作台的主要作用是根据数控装置发出指令脉冲信号,完成圆周进给运动,进行各种圆弧加工或曲面加工。另外,它也可以进行分度工作。