一种龙门同步控制方法与流程

本发明属于龙门同步控制技术领域，尤其涉及一种龙门同步控制方法。

背景技术：

随着国内大型精密装备在智能装备制造业的广泛应用，目前各种新型大型装备需要高精确定位，智能化及同步运动，请参阅图1，现有的大跨距(指一般跨距都在7米以上)龙门运动采用两端普通电机+减速机方式来驱动，具体结构为：固定梁a1和固定梁b5相互平行，两者之间通过移动梁13连接；在固定梁a1上设置有滚珠丝杆a12，滚珠丝杆a12上安装有滑轨a15，滑轨a15上安装有滑块a14和滚珠螺母a17；滚珠丝杆a12的一端安装有制动器组a11和轴承座b18；滚珠丝杆a12的另一端安装有主动电机+精密减速机2和轴承座a16，在固定梁b5上设置有滚珠丝杆b9，滚珠丝杆b9上安装有滑轨b7，滑轨b7上安装有滑块b，滑块b上安装有滚珠螺母b20；滚珠丝杆b9的一端安装有制动器组b8和轴承座c19；滚珠丝杆b9的另一端安装有从动电机+精密减速机4和轴承座d21；在上述结构的现有技术中，移动梁13顺着固定梁a1和固定梁b5做往返运动，具体的运动动力为：移动梁13的两端分别有一个独立的电机驱动丝杠进行运动，显然，当两个电机同步动作时，则移动梁13能够实现平稳动作，但是当两个电机的驱动不同步时，移动梁13的一端速度大于另一端的速度时，移动梁13则极易卡死于两个固定梁之间，此时极易发生故障，同时损坏龙门机构；因此，设计开发一种能够保证龙门同步性的龙门同步控制方法显得是尤为重要。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种能够保证龙门同步平稳运行的龙门同步控制方法。

本发明所采用的具体技术方案为：

一种龙门同步控制方法，包括如下步骤：

步骤一、建立硬件系统：具体为：

上述硬件系统包括驱动移动梁沿着固定梁实现往复运动的两组动力机构和控制两组动力机构动作的龙门控制器，每组动力机构包括一台伺服电机和一台驱动器；建立过程为：首先将两组动力机构划分为主动力机构和从动力机构；上述主动力机构包括主伺服电机和主驱动器，上述从动力机构包括从伺服电机和从驱动器；然后将主驱动器的分频输出接口和从驱动器全闭环接口连接，将主驱动器的全闭环接口和从驱动器的分频输出接口连接；

步骤二、建立控制系统：具体为：

通过龙门控制器将主驱动器设置为龙门同步主机，主驱动器的分频输出来源设置为位置指令输出；将从驱动器设置为龙门同步从机，从驱动器的分频输出来源设置为正常分频输出，位置指令选择设置成第二编码器输入；在龙门控制器内设置主伺服电机和从伺服电机的位置偏差阈值；

步骤三、同步控制过程：具体为：

转矩环控制从伺服电机运动，在运动过程中，主驱动器实时读取主伺服电机和从伺服电

机的位置信号和速度信号，从而得出主伺服电机和从伺服电机的位置与速度差值，然后

输出速度与转矩补偿指令，以达到主伺服电机和从伺服电机同步运行的目的。

进一步，在步骤三中，当主伺服电机和从伺服电机的位置偏差超过位置偏差阈值时，主伺服电机和从伺服电机将会停止。

本发明的优点及积极效果为：

通过采用上述技术方案，本发明具有如下的技术效果：

两个伺服电机采用主、从模式，主伺服电机动作，从伺服电机跟随，同时主伺服电机和从伺服电机实际运动位置实时相互反馈，通过实时检测两个伺服电机之间的位置误差，并控制误差在一定范围之内，从而保证两个伺服电机同步动作来实现龙门同步控制。该控制方法不需要额外的控制器，硬件简单、成本更加合理。

附图说明

图1是传统龙门的结构图；

图2是本发明优选实施例的电路框图；

图3是本发明优选实施例的流程图；

其中：1、固定梁a；2、主动电机+精密减速机；3、联接梁a；4、从动电机+精密减速机；5、固定梁b；6、滑块b；7、滑轨b；8、制动器组b；9、滚珠丝杆b；10、联接梁b；11、制动器组a；12、滚珠丝杆a；13、移动梁；14、滑块a；15、滑轨a；16、轴承座a；17、滚珠螺母a；18、轴承座b；19、轴承座c；20、滚珠螺母b；21、轴承座d。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

请参阅图1：传统龙门的结构为：传统龙门运动机构包括固定梁、移动梁、滑轨、滑块、滚珠丝杆、滚珠螺母、制动器组、伺服电机+精密伺服减速机。

固定梁包括固定梁a1、固定梁b5、联接梁a3和联接梁b10。

移动梁13、滚珠螺母17、滚珠螺母b20、滑块a14和滑块b6组成一体。

滚珠丝杆a12通过轴承座a16和轴承座b18固定于固定梁a1上。

滚珠丝杆b9通过轴承座c19和轴承座d21固定于固定梁b5上。

当滚珠丝杆b9、滚珠丝杆a12旋转时，移动梁13即可实现往复直线运动。

主动电机+精密减速机2与滚珠丝杆a12联接。

从动电机+精密减速机4与滚珠丝杆b9联接。

为了实现龙门的平稳同步运行，本优选实施例采用的技术方案为：

请参阅图2和图3，一种龙门同步控制方法，包括如下步骤：

步骤一、建立硬件系统：具体为：

上述硬件系统包括驱动移动梁沿着固定梁实现往复运动的两组动力机构和控制两组动力机构动作的龙门控制器，每组动力机构包括一台伺服电机和一台驱动器；建立过程为：首先将两组动力机构划分为主动力机构和从动力机构；上述主动力机构包括主伺服电机和主驱动器，上述从动力机构包括从伺服电机和从驱动器；然后将主驱动器的分频输出接口和从驱动器全闭环接口连接，将主驱动器的全闭环接口和从驱动器的分频输出接口连接；作为优选，主伺服电机和从伺服电机选择相同型号的伺服电机；

步骤二、建立控制系统：具体为：

通过龙门控制器将主驱动器设置为龙门同步主机，主驱动器的分频输出来源设置为位置指令输出；将从驱动器设置为龙门同步从机，从驱动器的分频输出来源设置为正常分频输出，位置指令选择设置成第二编码器输入；在龙门控制器内设置主伺服电机和从伺服电机的位置偏差阈值；

步骤三、同步控制过程：具体为：

转矩环控制从伺服电机运动，在运动过程中，主驱动器实时读取主伺服电机和从伺服电机的位置信号和速度信号，从而得出主伺服电机和从伺服电机的位置差与速度差值，然后输出速度补偿指令与转矩补偿指令；具体为：当主伺服电机实际位置l1大于从伺服电机实际位置l2时，控制主伺服电机降低一定的速度，同时控制从伺服电机升高一定的速度，来减小两个伺服电机的位置差。当主伺服电机实际位置l1小于从伺服电机实际位置l2时，控制主伺服电机升高一定的速度，同时控制从伺服电机降低一定的速度，来减小两个伺服电机的位置差。以达到主伺服电机和从伺服电机同步运行的目的。

以线性补偿公式举例：

δv＝k*(l1-l2)；

v1＝l1-δv

v2＝l2+δv

v-vc≤v1≤v+vc

v-vc≤v2≤v+vc

δv:速度补偿分量

k：速度补偿控制因子

v1：主伺服电机实际速度

v2：从伺服电机实际速度

v：速度运行指令

vc：速度允许偏差值

为了提高安全性，在步骤三中，当主伺服电机和从伺服电机的位置偏差超过位置偏差阈值时，主伺服电机和从伺服电机将会停止。

即上述步骤三为：转矩环控制从伺服电机运动，在运动过程中，驱动器内置龙门同步功能实时读取主伺服电机和从伺服电机的位置信号，从而得出主伺服电机与从伺服电机的位置与速度差值，然后输出速度与转矩补偿指令，以达到主伺服电机和从伺服电机同步运行的效果。龙门同步功能检测到主、从电机位置偏差超过设定值时，主伺服电机、从伺服电机将会停止，防止结构卡死。

工作原理：

龙门结构中间的移动横梁由于跨距大，采用双驱动机构，两套驱动机构同步靠主、从电机来保证。龙门同步主、从伺服驱动器接线见图2，在主驱动器与主伺服电机连接、从驱动器与从伺服电机连接的基础上，额外增加两条线路缆，一条将主驱动器分频输出接口和从驱动器全闭环接口相连，另一条将主驱动器全闭环接口和从驱动器分频输出接口相连。在龙门控制器上将主驱动器设置为龙门同步主机，分频输出来源设置为位置指令输出，将从驱动器设置为龙门同步从机，分频输出来源设置为正常分频输出，位置指令选择设置成第二编码器输入。龙门同步主从伺服驱动器接线图见图2。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。