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DELTA液压运动控制器助力高铁车轮装配机

PLC非常灵活,但需要精确液压运动控制的机器制造商,以及机器周期期间的数据采集,可以通过选择专门用于该任务的电动液压运动控制器而受益。例如,考虑制造用于铁路车辆制造业的车轮和车轴组件。将车轮和轴承连接到车轴的过程必须符合美国铁路协会(AAR)的严格规范。AAR要求除了确保遵守精确的装配测量外,还要记录压制过程中遇到的力。
一家满足这些严格要求的铁路车轮装配机供应商是密苏里州赖特市的米特勒兄弟机床和工具公司。米特勒生产各种类型的机床和工具。他们为铁路车轮组装而制造的机器分两步完成工作:首先,将车轮一次一个地压在车轴上,然后将轴承压在车轴上,每端一个,确保在此过程中保持轴居中。完成的组件如图1所示。
米特勒几年前生产了一种铁路车轮装配机,但最近与一家北美铁路车公司联系生产了一台新机器。米特勒的设计团队决定借此机会升级他们的液压控制装置。之前的系统工作,但其模拟液压控制模块的接线很复杂,并且控制整体运动的PLC编程很困难。此外,该公司希望在轴承装配操作期间采用自动装置确保轴在压力机中居中。这种新方法需要升级到PLC并采用新的数字电液运动控制器。
米特勒寻求新的运动控制器
在米特勒当地合作伙伴,圣路易斯的John Henry Foster公司的推荐下,米特勒团队选择了位于华盛顿州Battle Ground的Delta Computer Systems公司的RMC150,这是一款具有特殊功能的八轴控制器,用于精确关闭- 液压系统的回路控制(2)。3显示了位于轮式压力机中16英寸缸径左侧电气面板中的RMC151。随着新的Delta运动控制器到位,制造过程自动化如下。

在操作的第一阶段,当车轮连接到车轴时,RMC接收来自安装在车轮压力缸中的位置传感器的输入,一次一个地将车轮压到轴颈上,直到达到精确的目标位置。在这些操作期间,运动控制器通过计算安装在活塞两侧的每个车轮压力缸中的压力传感器之间的压差来监测施加的力。记录压力并将数据保留在为每个轴保留的信息日志中。
“根据AAR规范,我们需要将车轮定位在0.090英寸的公差范围内,”Mittler Brothers工程师Jim Heinrich说。“这种公差必须在连接轮子时施加高达200吨的力量的同时实现。”
装配过程的第二阶段包括将轴承连接到轴上,每个端部一个,在车轮外侧。在这个操作阶段,当轴承从两端压到轴上时,轴不能移动是至关重要的。增加了传感器,使RMC能够监控轴的位置,压力和施加的力,同时将它们与设定值进行比较。RMC参考此信息,因为它执行在轴承压力操作期间保持轴居中所需的计算。
设计系统
“我们在控件重新实现中编写的编程步骤数量大幅减少,因为Delta RMC比以前的控制器更容易编程,并且很多旧代码都在PLC上,”Jim Heinrich说。 。“我们可以在Delta RMC单元中快速完成复杂的编程,这可能会在PLC中进行很多阶梯逻辑编程。总而言之,我们能够通过使用RMC从PLC程序中消除数百行代码。

“此外,我们能够简化系统的布线,并且由于运动控制器和数据记录器之间的以太网连接,我们可以获得有关每个运动轴状态的更多信息,”Jim补充道。“旧控制器通过模拟信号连接,这需要复杂的点对点接线,用于轴控制和状态信号。”
最复杂的任务之一是对运动控制器进行编程,以便在轴承压力操作期间保持轴的中心,因为施加的净力可达100吨。“Delta控制器大大简化了编程,使轴心居中,以达到这一规格,”Jim Heinrich说。
Mittler Brothers工程师充分利用Delta Computer Systems提供的开发工具,在一个名为RMCTools的软件包中,免费支持该公司的运动控制器。软件包的许多功能包括绘图管理器,它可以在移动操作期间捕获并绘制所有关键运动参数,从而可以将实际运动与所需的运动轮廓进行比较。调整运动的目的是更改闭环增益参数,以减少实际和目标配置文件之间的误差。调整向导功能进一步简化了调整向导功能,该功能也包含在RMCTools包中。  大多数编程和调试都是由Mittler Brothers的Jim Heinrich完成的,在Delta系统调整期间得到了Delta现场工程师的一些帮助。
可从运动控制器上传的数据采集参数
如前所述,对铁路车轮和车轴组件制造商施加的关键要求之一是需要保持压制过程的详细的每个组件记录。在旧系统中执行此操作的设备很复杂,并且在新系统实现中使用Delta控制器要简单得多。
“使用旧系统,我们不得不复制来自液压控制单元的模拟信号并将它们发送到另一个硬件,”Jim Heinrich说。“我们将模拟信号分开并将一组设置为PLC用于控制目的,另一组设置为压力记录仪以进行制图。”
在新系统中,数据采集功能的布线和设置得以简化,因为PLC可以通过以太网将所有运动程序下载到Delta RMC中。印刷机数据记录器可以使用寄存器映射功能,通过控制器的内置以太网接口,直接从Delta RMC数据寄存器上传每次印刷操作的所有运动参数。
简化的设计和开发过程
由于使用了强大的运动控制器,除了位置控制外,内置支持压力/力控制,Mittler Brothers能够简化这种多级金属压力机的运动控制。通过选择有助于运动操作的数据采集的运动控制器,数据采集也变得更容易。
“使用Delta控制器既节省了我们的开发时间,又提供了一个控制平台,使我们和我们的客户能够更轻松地维持多年的未来,”Jim Heinrich总结道。