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3.1.3 液压系统的特点

（1）弯管轴和顶镦轴采用电液伺服控制, 控制精度高、响应快, 实现了弯管和顶镦之间的柔性匹配,保证了产品质量。

（2） 在液压夹紧回路中, 广泛采用电液换向阀、单向减压阀、单向节流阀和液控单向阀, 确保了夹块对钢管的夹紧力, 使系统运动平稳、起动时无冲击、工作可靠。 （3）采用恒压变量泵和先进的冷却装置, 使油温控制在15°C～35°C 之间, 有利于机床性能的改善和控制精度的提高。

（4）液压控制阀均采用集成块连接的方式, 缩小液压系统体积, 减少油管及管接头数目, 使结构紧凑、检修方便。

（5）该系统有液压故障发信装置, 如油温、油压、油位过高或过低, 过滤器堵塞等, 系统均能发信, 以提醒操作者, 确保系统工作安全。

（6）整个液压系统均采用国产元件, 与国外同类系统相比, 技术上有所创新和突破, 且性能造价比高

（7）该液压系统，电器控制系统合理， 工作可靠，其主要因素之一在于，根据工作机构要求，将机电液三部分有机的结合起来，以取得良好设计制造效果，其中液压系统设计除了与电气控制结合在一起考虑外，应用力学知识对机构工作过程中压力变化情况进行分析，对速度进行恰当计算，从而设计出可行而且性价比很高的液压系统，机构

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紧凑，属于一种高效节能的实用型机械。

H?LD13071.43????42.2mm。 202202该液压缸取H?100mm。

3.2 电气方面的有关设计及应用

通过以上的分析，可以得出，要想精确控制弯管的形状和质量，必须有精确的控制系统，该系统可以通过控制电流的大小来改变伺服阀中油的流量大小，从而控制油缸的伸长量以及运动速度，来控制矩形管的形状，同时，必须有相应的传感器接入电气控制系统中，选取光电编码器安装在滑轨上，通过感应滑轨与滚弯机构的距离，可以控制顶镦油缸的速度和位置；在弯曲油缸的活塞杆中安装位移传感器，通过工控PC机来控制精确的弯曲位移，经过设计与查询有关

首先由计算机生成控制目标曲线，通过对每一点的弯曲油缸的伸长量和顶镦油缸的伸出速度进行的精确计算处理，经过D/A转换成为模拟信号，在控制器经过电流放大、颤震信号、PWM处理后控制伺服阀（液压缸伸出的速度与伺服阀控制电流成正比）由此控制液压缸动作。首先，对于顶镦油缸控制回路，顶镦油缸的位置和速度由光电脉冲传感器检测并转换为相应的数字脉冲信号反馈给计算机，由计算机进行顶镦油缸速度和位置的监测、控制。由于管件由多弧段组成，在小半径段，自动降低顶镦油缸推进速度；为提高效率，在大半径段自动提高顶镦油缸推进速度。其次对于弯曲油缸控制回路，弯曲油缸伸长量由位移传感器检测并转化为相应的电压信号。一方面，直接反馈到控制器实现对油缸位置的模拟PID的位置闭环控制。同时，将此信号经过A/D转换后传给计算机，实现对弯曲油缸的多环路串级伺服控制。计算机在采集弯曲、顶镦油缸信号进行控制的同时对传回的两路信号在显示器进行动态显示，直观显示理想曲线与实际弯管曲线（不同颜色）差异，使操作者能够更加直观、更加方便的监视弯管机工作状态、弯管进程、理想曲线和实际曲线重合度等。

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3.2.1 电液伺服控制系统硬件结构组成

控制系统对于不同的制管要求和需要的弯曲力矩不同, 有全伺服电机控制、全液压控制和液压2电机混合控制。由于电液控制系统具有控制精度高、响应速度快、信号处理灵活、输出功率大、结构紧凑及功率质量比大等优点 , 在大量的数控弯管机系统中, 主要采用电液比例阀或电液伺服阀来产生弯曲力矩, 从而准确地控制弯管的角度。电液伺服阀控制系统由以下部分组成: 基于工业PC 数控系统主模块、数模转换卡、计数器定时器卡、数据采集卡，伺服放大器、电液伺服阀以及执行机构, 电液伺服阀控制系统硬件结构框图。

（1）基于工业PC 数控系统主模块

为加工二维弯管完成动作, 数控弯管机数控系统必须实现2个轴坐标运动控制。通过运动控制卡向伺服控制单元发送频率可变的脉冲, 从而准确地控制伺服电机的运动速度和移动位置, 通过输入输出卡来控制外设的开关信号, 运动控制卡和输入输出卡都插在IPC 的扩展插槽上。系统的核心在于弯曲动作的实现, 它是由电液伺服控制系统中的电液伺服阀来完成的。在对伺服阀的控制中, 采用了PID控制算法来实现电液伺服阀的精确控制, 控制算法中的大量计算由具有强大计算功能的工业PC机来完成。 （2）数模转换(D/A )

PC-7484板是为了工业PC机或PC兼容机设计的一种多功能综合接口板。板上有12位单端16路/差分或8路A/D输入、4路12位独立D/A电压电流输出、16路开关量输入/输出、3路脉冲记数/定时中断等多项功能。本板适用于各种工业现场的数据测量及控制，集成度高，，功能强大，可靠性好，数据采集稳定，且价格低廉，符合PC总线标准，以中断或查询方式工作，占有连续16个I/O口地址。A/D转换芯片采用高性能的AD1674芯片，D/A芯片采用DA7625，A/D、D/A芯片有多量程、单双极性输入输出，DC电源隔离模块给模拟器件供电，从而进一步提高了可靠性。

PC-7484模拟量输入输出及脉冲信号有孔头接入，通过改变跳线器就可以选择A/D、D/A不同的电压输入输出范围。16路开关量输入输出信号由IDC接头连接，输入输出为TTL电平，占用16个I/O端口地址，可采用查询或中断方式工作。

D/A 转换器, 主要由参考源、电阻网络、开关电路和输出运算放大器组成。它是一种译码电路, 其输入是数字量, 输出是模拟量。电液伺服阀是利用电流信号来控制大功率的液压能工作, 从而驱动液压缸动作。为了控制弯管速度, 就要改变伺服阀的流量, 从而必须改变输入伺服阀的电压信号。选用PC-7484 数模转换(D/A ) 卡来实现数字量向电压信号的转换, 它是双通道、双极性、分辨率为12 位的D/A卡, 插在工控机主板上的ISA 扩展槽上, 通过改变输入D/A 卡的12 位数字量来改变输出给伺服阀的电流信号。采用DAC7625，该芯片转换时间短，工作稳定，可靠性高。DAC7625内含4路独立D/A，芯片内部具有上电自动清零电路，可实现单/双极性清零。控制电路选中哪路D/A，该D/A即从

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数据线上读取数据并启动D/A开始转换，经过运放输出。主要参数性能如下： 输出通道：独立4路 输出信号范围：

电压方式：0-5V；0-10V；?5V，?10V 电流方式：4-20mA

输出阻抗：?2? D/A转换器件：DAC7625 D/A转换分辨率：12位

D/A转换码制：二进制原码（单极性） 二进制偏移码（双极性） D/A转换时间：?1us D/A转换综合误差：

电压方式：?0.2%FSR

电流方式：?1%FSR 电压输出方式负载能力：5mA/每路 电流输出方式负载电阻范围：?400? I/O地址：304-30BH

图3-4 DA7625管脚图

（3）计数器定时器

为了能够完全满足数控弯管机的弯管工艺要求, 必须对弯曲角度进行实时的跟踪, 并对弯管速度和角度进行控制, 从而最大限度的克服弯管材料的反弹以及机械部分对弯曲角度的影响。为此,在弯曲轴上安装了一个位移编码器, 位移编码器是一种脉冲形式输出的传感器, 常用于位置和位移检测系统。为了能够在高精度的时间内获得对编码器输出的脉冲进行准确的计数, 从而获得当前的弯曲角度和速度, 采用计数器定时器卡PC-7484 来定时采集编码器输出的脉冲数。板上使用一片8253提供3通道16位字长定时/计数器，由于有光电隔离器件，计数脉冲频率范围为0-25KHz，当用于脉冲计数时，三路脉冲信号由接口输入，经过限流电阻和光电隔离芯片后进入8253，由于有光电隔离器件，对干扰有效脉冲信号的早声可起消除作用，提高了可靠性，但降低了脉冲频率的计数范围，约为每秒0-25KHz。用于脉冲计数方式时，跳线都断开，当用于定时中断方式时，有内部1MHz晶振提供时钟。它们既可以单通道使用，也可以通过板上跳线器多通道级联使用。同时定时器输出也可通过跳线器接到总线的中断信号上，用于定时中断控制。当用于定时器时，脉冲计数占用4个地址。 （4）伺服放大器

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PCL7484 板将- 5V～ + 5 V 的双极性电压送给伺服放大器, 经放大后去驱动电液伺服阀。随着伺服放大器输入的电压的不同, 输出的电流也不同, 伺服阀阀口的开度随之发生变化, 从而控制进入弯曲油缸的流量。这样, 就可以对弯管速度和角度进行控制。伺服放大器与电液伺服阀及油缸一起, 组成性能优良的位置、速度、加速度、流量及力等闭环控制系统。同时,通过伺服放大器, 能够调整伺服阀的增溢、零漂及扰动。 3.2.4 AD1674内部结构及引脚说明

AD1674的引脚按功能可分为逻辑控制端口、并行数据输出端口、模拟信号输入端口和电源端口四种类型。 A/D

输入通道：单端16路/差分8路 转换时间：10?s/100KHZ A/D转换分辨率：12位，AD1674 (1)逻辑控制端口

12/8: 数据输出位选择输入端。当该端输入为低时，数据输出为双8位字节;当该端输入

为高时，数据输出为单12位字节。 CS:片选信号输入端。

R/C:读/转换状态输入端。在完全控制模式下，输入为高时，为读状态;输入为低时，为

转换状态;在独立工作模式下，在输入信号的下降沿时开始转换。 CE:芯片使能端。输入为高时，芯片开始进行读/转换操作。

A0:位寻址/短周期转换选择输入端。在转换开始时，若A0为低，则进行12位数据转换;

若A0为高，则进行周期更短的8位数据转换。当R/C=1且12/8= 0 时，若A0为低，则在高8位(DB4-DB11)作数据输出;若AO为高 ， 则在DBO-DB3和DB8-DB11作数据输出，而DB4-DB7置零。

STS:转换状态输出端。输出为高时，表明转换正在进行;输出为低时，表明转换结束 。 (2)并行数据输出端口

DB1l-DB8:在12位输出格式下，输出数据的高4位;在8位输出格式下，AO为低时也可输出

数据的高4位 。

DB7-DB4:在12位输出格式下，输出数据的中4位:在8位输出格式下，AO为低时输出数据

的低4位，AO为高时变为零。

DB3-DBO:在12位输出格式下，输出数据的低4位;在8位输出格式下，AO为高时输出数据的低4位。

（3)模拟信号输入端口

10VIN:10V范围输入端(包括0V-10V单极输入或5V双极输入)。 20VIN:20V范围输入端(包括OV-20V单极输入或?10V双极输入)。

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