摘要：多軸伺服制瓶機控制系統(tǒng)，即全伺服制瓶機控制系統(tǒng)，是國內(nèi)外行列式制瓶機控制領(lǐng)域的全新產(chǎn)品，是三金公司根據(jù)國內(nèi)外玻璃瓶罐機械的發(fā)展趨勢，以最佳性價比、最簡單的結(jié)構(gòu)、最方便的操作維護和可靠性為目標(biāo)，用單片機、集成電路等元器件，從電路基礎(chǔ)進行硬件設(shè)計和程序編制的百軸伺服控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的軸數(shù)、曲線、功能可選擇和可靈活擴展，可以控制從單軸到140多個伺服軸機構(gòu)的定時定位定曲線的協(xié)調(diào)同步運行。該系統(tǒng)控制的制瓶機，用伺服驅(qū)動機構(gòu)取代高能耗的氣動機械機構(gòu)，用電子凸輪取代機械凸輪，用電子緩沖取代液壓緩沖，達到全伺服制瓶機的低成本、低能耗、易操作、高性能、高效率，使制瓶機的供料、分料、接料、模子開關(guān)、撲氣、吹氣、翻瓶、取瓶、冷卻、真空、撥瓶等整機數(shù)百個運動和動作全部自動化完成，實現(xiàn)低能耗環(huán)保的機器人制瓶。介紹三金公司研發(fā)的多軸伺服制瓶機控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能、特性以及伺服控制在行列式制瓶機上應(yīng)用所產(chǎn)生的效果。

關(guān)鍵詞：全伺服制瓶機制瓶機器人環(huán)保節(jié)能

目前國內(nèi)外玻璃瓶罐機械制造業(yè)生產(chǎn)的行列式制瓶機主要為氣動和機械凸輪驅(qū)動的機器。制瓶過程是一系列的機構(gòu)和閥門協(xié)調(diào)動作完成的，機器的動作主要是通過機械閥門或者電磁閥控制氣路的通斷，從而驅(qū)動機構(gòu)和機械凸輪的運行，有些機構(gòu)要使用液壓緩沖才能穩(wěn)定運行，有些機構(gòu)的機械凸輪需要鉸鏈油箱進行油浴。制瓶機上的能量轉(zhuǎn)換首先是把電能經(jīng)過空壓機轉(zhuǎn)換成壓縮空氣的壓縮能，經(jīng)過對壓縮空氣的凈化處理，通過復(fù)雜的氣管道輸送到制瓶機上，再由氣來驅(qū)動機構(gòu)的動作。這種控制方式能源利用率太低，能耗高，噪音大，造成了嚴重的環(huán)境污染，動作穩(wěn)定性差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運行機速低。開發(fā)節(jié)能型伺服機構(gòu)制瓶機，是行業(yè)技術(shù)進步的需求，更是國家綠色環(huán)保和低碳經(jīng)濟的要求。

隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展和伺服電機的普及應(yīng)用，國內(nèi)外的玻璃瓶罐機械行業(yè)相繼研制出伺服鉗瓶、伺服翻轉(zhuǎn)等制瓶機上的部分伺服機構(gòu)，取代了老式的氣動機構(gòu)和機械凸輪。這些伺服電動機構(gòu)驅(qū)動的制瓶機具有運行穩(wěn)定、能耗低、噪音小、污染小、機速高等優(yōu)點，深受用戶歡迎。

近幾年來，三金公司研制了全伺服制瓶機控制系統(tǒng)，研制了基于該系統(tǒng)控制的單軸撥瓶器、單軸伺服分料器、雙軸伺服供料機、雙軸電子撥瓶器、伺服運動鉗移器、伺服運動翻轉(zhuǎn)器的行列式制瓶機，并大批量推向市場，創(chuàng)新研發(fā)了配置雙軸伺服供料機、雙軸電子撥瓶器、伺服運動鉗移器、伺服運動翻轉(zhuǎn)器、初型模及成型模伺服平行開關(guān)機構(gòu)、伺服撲氣、伺服正吹氣等的全伺服制瓶機的一組樣機。本文簡介多軸伺服制瓶機控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點及其功能原理。

一、技術(shù)要求

1、液壓伺服控制系統(tǒng)原理

目前以高壓液體作為驅(qū)動源的伺服系統(tǒng)在各行各業(yè)應(yīng)用十分的廣泛，液壓伺服控制具有以下優(yōu)點：易于實現(xiàn)直線運動的速度位移及力控制，驅(qū)動力、力矩和功率大，尺寸小重量輕，加速性能好，響應(yīng)速度快，控制精度高，穩(wěn)定性容易保證等。

液壓伺服控制系統(tǒng)的工作特點：(1)在系統(tǒng)的輸出和輸入之間存在反饋連接，從而組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。反饋介質(zhì)可以是機械的，電氣的、氣動的、液壓的或它們的組合形式。(2)系統(tǒng)的主反饋是負反饋，即反饋信號與輸入信號相反，兩者相比較得偏差信號控制液壓能源，輸入到液壓元件的能量，使其向減小偏差的方向移動，既以偏差來減小偏差。(3)系統(tǒng)的輸入信號的功率很小，而系統(tǒng)的輸出功率可以達到很大。因此它是一個功率放大裝置，功率放大所需的能量由液壓能源供給，供給能量的控制是根據(jù)伺服系統(tǒng)偏差大小自動進行的。

綜上所述，液壓伺服控制系統(tǒng)的工作原理就是流體動力的反饋控制。即利用反饋連接得到偏差信號，再利用偏差信號去控制液壓能源輸入到系統(tǒng)的能量，使系統(tǒng)向著減小偏差的方向變化，從而使系統(tǒng)的實際輸出與希望值相符。

在液壓伺服控制系統(tǒng)中，控制信號的形式有機液伺服系統(tǒng)、電液伺服系統(tǒng)和氣液伺服系統(tǒng)。機液伺服系統(tǒng)中系統(tǒng)的給定、反饋和比較環(huán)節(jié)采用機械構(gòu)件，常用于飛機舵面操縱系統(tǒng)、汽車轉(zhuǎn)向裝置和液壓仿形機床及工程機械。但反饋機構(gòu)中的摩擦、間隙和慣性會對系統(tǒng)精度產(chǎn)生不利影響。電液伺服系統(tǒng)中誤差信號的檢測、校正和初始放大采用電氣和電子元件或計算機，形成模擬伺服系統(tǒng)、數(shù)字伺服系統(tǒng)或數(shù)字模擬混合伺服系統(tǒng)。電液伺服系統(tǒng)具有控制精度高、響應(yīng)速度高、信號處理靈活和應(yīng)用廣泛等優(yōu)點，可以組成位置、速度和力等方面的伺服系統(tǒng)。

2、液壓傳動帕優(yōu)點和缺點

伺服控制系統(tǒng)把檢測輸出量的元件安裝在驅(qū)動機械里，把得出的數(shù)值當(dāng)做反饋量和指令，進而實現(xiàn)反饋控制。全閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)有效彌補了半閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)精確度低的不足，因為這一系統(tǒng)中，環(huán)內(nèi)每個元件的誤差、系統(tǒng)傳動鏈的誤差與運動過程中的誤差都能得到調(diào)整，大大提高了系統(tǒng)跟蹤與定位的精確度。但其調(diào)試和維修程序繁雜，成本也非常高。而且它的精確度雖然理論上比半閉環(huán)系統(tǒng)高，但在實際應(yīng)用中，由于溫度的變化、機械的變形以及振動等原因，系統(tǒng)穩(wěn)定性會受到一定程度的影響。另外，運行一段時間后，機械的傳動元件會出現(xiàn)變形與磨損，這也會降低系統(tǒng)的精確度。所以，一般在性能穩(wěn)定與使用過程中溫度相對穩(wěn)定以及高圖1直流無刷電機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)精密度的傳動部件的情況之下，才應(yīng)用混合伺服控制系統(tǒng)[1]。

1系統(tǒng)的組成

按照被控量是否被反饋與檢測，根據(jù)調(diào)解理論可以把伺服控制系統(tǒng)細分為開環(huán)伺服控制系統(tǒng)、半閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)和全閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)。開環(huán)伺服控制系統(tǒng)不安裝反饋檢測的設(shè)備，以電液脈沖的馬達或者步進電機作為其執(zhí)行機構(gòu)里面的驅(qū)動元件。這一系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，成本非常低，也方便維修與調(diào)試，不過，因為伺服控制系統(tǒng)的誤差得不到校正與補償，開環(huán)伺服控制系統(tǒng)的精確度比較低，所以其只能在對精確度要求不高與負載變化較小的場合[2]。半閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)的傳動鏈的很大一部分在閉環(huán)外，在實際應(yīng)用中，通過間接測量的方法測量到被控量。半閉環(huán)賜?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試安裝方便易行，不過因為其環(huán)外傳動的誤差得不到系統(tǒng)的補償，所以精確度比較低。

2系統(tǒng)特點

系統(tǒng)中同時存在半閉環(huán)和全閉環(huán)兩種類型，一般來說，半閉環(huán)主要在系統(tǒng)工作中起到控制作用，半閉環(huán)可以令系統(tǒng)工作更加的復(fù)雜，所以在系統(tǒng)的配合流程中也就對一些增益的調(diào)整更加的要求嚴格，所以這種半閉環(huán)方式令系統(tǒng)的通用性和適用性不強[3]。

3系統(tǒng)穩(wěn)定性與誤差分析

摘要：隨著液壓伺服控制技術(shù)的飛速發(fā)展，液壓伺服系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，隨之液壓伺服控制也出現(xiàn)了一些新的特點，基于此對于液壓伺服系統(tǒng)的工作原理進行研究，并進一步探討液壓傳動的優(yōu)點和缺點和改造方向，以期能夠?qū)τ谙嚓P(guān)工作人員提供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)控液壓伺服系統(tǒng)數(shù)控改造

一、引言

液壓控制技術(shù)是以流體力學(xué)、液壓傳動和液力傳動為基礎(chǔ)，應(yīng)用現(xiàn)代控制理論、模糊控制理論，將計算機技術(shù)、集成傳感器技術(shù)應(yīng)用到液壓技術(shù)和電子技術(shù)中，為實現(xiàn)機械工程自動化或生產(chǎn)現(xiàn)代化而發(fā)展起來的一門技術(shù)，它廣泛的應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各行各業(yè)，在農(nóng)業(yè)、化工、輕紡、交通運輸、機械制造中都有廣泛的應(yīng)用，尤其在高、新、尖裝備中更為突出。隨著機電一體化的進程不斷加快，技術(shù)裝各的工作精度、響應(yīng)速度和自動化程度的要求不斷提高，對液壓控制技術(shù)的要求也越來越高，文章基于此，首先分析了液壓伺服控制系統(tǒng)的工作特點，并進一步探討了液壓傳動的優(yōu)點和缺點和改造方向。

二、液壓伺服控制系統(tǒng)原理

目前以高壓液體作為驅(qū)動源的伺服系統(tǒng)在各行各業(yè)應(yīng)用十分的廣泛，液壓伺服控制具有以下優(yōu)點：易于實現(xiàn)直線運動的速度位移及力控制，驅(qū)動力、力矩和功率大，尺寸小重量輕，加速性能好，響應(yīng)速度快，控制精度高，穩(wěn)定性容易保證等。

論文關(guān)鍵詞數(shù)控液壓伺服系統(tǒng)數(shù)控改造

論文摘要隨著液壓伺服控制技術(shù)的飛速發(fā)展，液壓伺服系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，隨之液壓伺服控制也出現(xiàn)了一些新的特點，基于此對于液壓伺服系統(tǒng)的工作原理進行研究，并進一步探討液壓傳動的優(yōu)點和缺點和改造方向，以期能夠?qū)τ谙嚓P(guān)工作人員提供參考。

一、引言

液壓控制技術(shù)是以流體力學(xué)、液壓傳動和液力傳動為基礎(chǔ)，應(yīng)用現(xiàn)代控制理論、模糊控制理論，將計算機技術(shù)、集成傳感器技術(shù)應(yīng)用到液壓技術(shù)和電子技術(shù)中，為實現(xiàn)機械工程自動化或生產(chǎn)現(xiàn)代化而發(fā)展起來的一門技術(shù)，它廣泛的應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各行各業(yè)，在農(nóng)業(yè)、化工、輕紡、交通運輸、機械制造中都有廣泛的應(yīng)用，尤其在高、新、尖裝備中更為突出。隨著機電一體化的進程不斷加快，技術(shù)裝各的工作精度、響應(yīng)速度和自動化程度的要求不斷提高，對液壓控制技術(shù)的要求也越來越高，文章基于此，首先分析了液壓伺服控制系統(tǒng)的工作特點，并進一步探討了液壓傳動的優(yōu)點和缺點和改造方向。

二、液壓伺服控制系統(tǒng)原理

目前以高壓液體作為驅(qū)動源的伺服系統(tǒng)在各行各業(yè)應(yīng)用十分的廣泛，液壓伺服控制具有以下優(yōu)點：易于實現(xiàn)直線運動的速度位移及力控制，驅(qū)動力、力矩和功率大，尺寸小重量輕，加速性能好，響應(yīng)速度快，控制精度高，穩(wěn)定性容易保證等。

1、液壓伺服控制系統(tǒng)原理

目前以高壓液體作為驅(qū)動源的伺服系統(tǒng)在各行各業(yè)應(yīng)用十分的廣泛，液壓伺服控制具有以下優(yōu)點：易于實現(xiàn)直線運動的速度位移及力控制，驅(qū)動力、力矩和功率大，尺寸小重量輕，加速性能好，響應(yīng)速度快，控制精度高，穩(wěn)定性容易保證等。

液壓伺服控制系統(tǒng)的工作特點：(1)在系統(tǒng)的輸出和輸入之間存在反饋連接，從而組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。反饋介質(zhì)可以是機械的，電氣的、氣動的、液壓的或它們的組合形式。(2)系統(tǒng)的主反饋是負反饋，即反饋信號與輸入信號相反，兩者相比較得偏差信號控制液壓能源，輸入到液壓元件的能量，使其向減小偏差的方向移動，既以偏差來減小偏差。(3)系統(tǒng)的輸入信號的功率很小，而系統(tǒng)的輸出功率可以達到很大。因此它是一個功率放大裝置，功率放大所需的能量由液壓能源供給，供給能量的控制是根據(jù)伺服系統(tǒng)偏差大小自動進行的。

綜上所述，液壓伺服控制系統(tǒng)的工作原理就是流體動力的反饋控制。即利用反饋連接得到偏差信號，再利用偏差信號去控制液壓能源輸入到系統(tǒng)的能量，使系統(tǒng)向著減小偏差的方向變化，從而使系統(tǒng)的實際輸出與希望值相符。

在液壓伺服控制系統(tǒng)中，控制信號的形式有機液伺服系統(tǒng)、電液伺服系統(tǒng)和氣液伺服系統(tǒng)。機液伺服系統(tǒng)中系統(tǒng)的給定、反饋和比較環(huán)節(jié)采用機械構(gòu)件，常用于飛機舵面操縱系統(tǒng)、汽車轉(zhuǎn)向裝置和液壓仿形機床及工程機械。但反饋機構(gòu)中的摩擦、間隙和慣性會對系統(tǒng)精度產(chǎn)生不利影響。電液伺服系統(tǒng)中誤差信號的檢測、校正和初始放大采用電氣和電子元件或計算機，形成模擬伺服系統(tǒng)、數(shù)字伺服系統(tǒng)或數(shù)字模擬混合伺服系統(tǒng)。電液伺服系統(tǒng)具有控制精度高、響應(yīng)速度高、信號處理靈活和應(yīng)用廣泛等優(yōu)點，可以組成位置、速度和力等方面的伺服系統(tǒng)。

2、液壓傳動帕優(yōu)點和缺點

1伺服進給系統(tǒng)常見故障形式

1.1超程

當(dāng)進給運動超過由軟件設(shè)定的軟限位或由限位開關(guān)決定的硬限位時，就會發(fā)生超程報警，一般會在CRT上顯示報警內(nèi)容，根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)說明書，即可排除故障，解除超程。

1.2爬行

一般是由于進給傳動鏈的潤滑狀態(tài)不良、伺服系統(tǒng)增益過低及外加負載過大等因素所致。尤其要注意的是，伺服和滾珠絲杠連接用的聯(lián)軸器，由于連接松動或聯(lián)軸器本身的缺陷，如裂紋等，造成滾珠絲杠轉(zhuǎn)動或伺服的轉(zhuǎn)動不同步，從而使進給忽快忽慢，產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。

1.3竄動

摘要：保障井下液壓伺服驅(qū)動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行有助于井下作業(yè)的安全穩(wěn)定，本文從小數(shù)分頻引發(fā)的系統(tǒng)運行不穩(wěn)問題做出相關(guān)研究，提出了換流波頭統(tǒng)一前移具體解決辦法，旨在提升伺服驅(qū)動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，為井下作業(yè)順利進行提供保障。

關(guān)鍵詞：液壓伺服系統(tǒng)；驅(qū)動控制系統(tǒng)；分析

一、引言

井下液壓伺服控制系統(tǒng)廣泛地被應(yīng)用于工程機械應(yīng)用領(lǐng)域，該控制系統(tǒng)依據(jù)液壓傳動機理對故障實施排查，并且集小體積、小質(zhì)量、寬調(diào)速范圍等優(yōu)勢于一身，更容易對故障進行檢查，保證控制工作的順利完成，實現(xiàn)施工安全。于井下液壓伺服控制系統(tǒng)中對其驅(qū)動控制系統(tǒng)進行研究，使得井下液壓伺服系統(tǒng)性能更優(yōu)穩(wěn)定性更強，對于保證液壓伺服控制系統(tǒng)的平穩(wěn)運行提供保障。在井下液壓驅(qū)動作業(yè)中，交交變頻器應(yīng)用普遍，這是由于其利用晶閘管實現(xiàn)控制，晶閘管的內(nèi)存量可以實現(xiàn)很大數(shù)值，同時交交變頻器價格很低，有利于實現(xiàn)低速條件下較高的電機性能。本文針對交交變頻器在線計算無法滿足帶載值隨時改變的井下液壓伺服系問題，所以下文對一些頻段點進行離線計算，在離線基礎(chǔ)上討論優(yōu)化問題，使得其輸出較好的對稱波。

二、小數(shù)分頻實現(xiàn)原理

由于離線計算方式可以做出有限的頻段求解，即離線能做到的在于液壓伺服控制的有級調(diào)速（速度變化值僅在幾個固定值當(dāng)中變化），所以針對這一缺點，很早之前就已經(jīng)出現(xiàn)了小數(shù)分頻的說法，但是出于電源波取值非整和換流波因素，小數(shù)分頻的說法發(fā)展很慢。該文中實現(xiàn)了對換流波頭的位移保證系統(tǒng)平穩(wěn)狀態(tài)。小數(shù)分頻相比于整數(shù)分頻而言，其運行更為復(fù)雜，因為整數(shù)操作是存在一定時間間隔的，小數(shù)操作則間隔時間極短，幾乎存在連續(xù)操作狀態(tài)，小數(shù)分頻不存在一個定數(shù)的周期間隔，這是和整數(shù)分頻的最大的不同之處。

[摘要]伺服電機比步進電機性能更優(yōu)越，隨著現(xiàn)代電機控制理論的發(fā)展，伺服電機控制技術(shù)成為了機床數(shù)控系統(tǒng)的重要組成部分，并正朝著交流化、數(shù)字化、智能化方向發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]數(shù)控系統(tǒng)伺服電機直接驅(qū)動

近年來，伺服電機控制技術(shù)正朝著交流化、數(shù)字化、智能化三個方向發(fā)展。作為數(shù)控機床的執(zhí)行機構(gòu)，伺服系統(tǒng)將電力電子器件、控制、驅(qū)動及保護等集為一體，并隨著數(shù)字脈寬調(diào)制技術(shù)、特種電機材料技術(shù)、微電子技術(shù)及現(xiàn)代控制技術(shù)的進步，經(jīng)歷了從步進到直流，進而到交流的發(fā)展歷程。本文對其技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢作簡要探討。

一、數(shù)控機床伺服系統(tǒng)

（一）開環(huán)伺服系統(tǒng)。開環(huán)伺服系統(tǒng)不設(shè)檢測反饋裝置，不構(gòu)成運動反饋控制回路，電動機按數(shù)控裝置發(fā)出的指令脈沖工作，對運動誤差沒有檢測反饋和處理修正過程，采用步進電機作為驅(qū)動器件，機床的位置精度完全取決于步進電動機的步距角精度和機械部分的傳動精度，難以達到比較高精度要求。步進電動機的轉(zhuǎn)速不可能很高，運動部件的速度受到限制。但步進電機結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低，且其控制電路也簡單。所以開環(huán)控制系統(tǒng)多用于精度和速度要求不高的經(jīng)濟型數(shù)控機床。

（二）全閉環(huán)伺服系統(tǒng)。閉環(huán)伺服系統(tǒng)主要由比較環(huán)節(jié)、伺服驅(qū)動放大器，進給伺服電動機、機械傳動裝置和直線位移測量裝置組成。對機床運動部件的移動量具有檢測與反饋修正功能，采用直流伺服電動機或交流伺服電動機作為驅(qū)動部件?？梢圆捎弥苯影惭b在工作臺的光柵或感應(yīng)同步器作為位置檢測器件，來構(gòu)成高精度的全閉環(huán)位置控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的直線位移檢測器安裝在移動部件上，其精度主要取決于位移檢測裝置的精度和靈敏度，其產(chǎn)生的加工精度比較高。但機械傳動裝置的剛度、摩擦阻尼特性、反向間隙等各種非線性因素，對系統(tǒng)穩(wěn)定性有很大影響，使閉環(huán)進給伺服系統(tǒng)安裝調(diào)試比較復(fù)雜。因此只是用在高精度和大型數(shù)控機床上。

目前，在我國各油田的抽油機總數(shù)已超過10萬臺，是各油田的主要耗能設(shè)備。按每臺電機容量30KW（實際上不止于此，在油田使用最多的是37KW和45KW電機，部分使用55KW和75KW電機）計算，裝機總?cè)萘吭谌偃f千瓦以上。作為油田生產(chǎn)中使用最多的耗能設(shè)備，抽油機拖動電機的負載率普遍較低，造成能源浪費。

在實際開采作業(yè)過程中，抽油機受油井的井深、油質(zhì)、雜質(zhì)、含沙量、含水量等諸多客觀因素的影響，須調(diào)整作業(yè)沖次、沖程，甚至更換電機、改變電機的功率；同時，由于油田所處地理位置、緯度的不同，以及所處地區(qū)的氣候等自然因素，也會對開采作業(yè)產(chǎn)生影響，要求抽油機根據(jù)實際工況進行相應(yīng)的速度調(diào)整。

鑒于以上所述油田抽油機的技術(shù)要求以及使用的社會效益，抽油機對電機控制系統(tǒng)的基本要求是：

☆大范圍的、穩(wěn)定可靠的無級調(diào)速；

☆具有比較顯著的節(jié)電效果。

一、IMS系列油田抽油機伺服調(diào)速節(jié)能控制柜