本发明涉及压力机控制技术领域，尤其涉及一种压力机的控制装置以及控制方法。
背景技术：
压力机一般通过机械凸轮或电子凸轮实现各种复杂的运动。传统机械凸轮存在机械结构复杂、常年使用容易磨损、更换不易、运动轨迹单一且不可变的缺点。因此，现有压力机多采用电子凸轮，电子凸轮均采用速度控制的方式，单纯采用速度控制方式的定位精度低，在对精度要求高的物料进行加工时无法满足要求。若有较高定位精度要求时，需要在速度控制方式的基础上增加额外的位置传感器以及压力传感器实现位置闭环反馈和力矩闭环反馈，位置传感器以及压力传感器的增加必然导致成本的增加，而且位置传感器以及压力传感器的反馈信号延迟较高，导致压力反馈以及位置反馈的误差较大。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种压力机控制装置，在不需要增加额外的位置传感器的前提下，实现压力机的位置闭环以及压力闭环。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种压力机的控制装置，包括至少一个驱动压力机的伺服电机，其特征在于，还包括控制所述伺服电机运转的运动控制器以及与所述伺服电机数量相同的伺服驱动器，所述伺服驱动器与所述伺服电机一一对应电连接，并驱动对应的所述伺服电机转动，所有所述伺服驱动器均与所述运动控制器电连接，并将对应的所述伺服电机的驱动电流信号反馈至所述运动控制器，所述伺服电机上安装有编码器，所述编码器通过对应的所述伺服驱动器与所述运动控制器电连接，并将对应的所述伺服电机的位置信号反馈至所述运动控制器。
本发明的有益效果是：利用编码器实现位置信息反馈，运动控制器通过反馈的位置信息实现伺服电机的位置闭环控制；利用伺服驱动器实现驱动电流信息反馈，运动控制器通过反馈的驱动电流信息获取伺服电机的力矩值，从而实现对伺服电机的力矩闭环控制。本发明在不增加额外的压力传感器以及位置传感器的前提下实现了压力机的位置闭环控制以及力矩闭环控制，反馈信号延迟低，控制精度高。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
进一步：所述运动控制器与所述伺服驱动器之间通过总线电连接。
上述进一步方案的有益效果是：运动控制器通过总线控制伺服驱动器，方便运动控制器读取伺服驱动器的参数，如驱动电流信号；而且还方便运动控制器通过总线对伺服驱动器进行调试，无需另外连接调试线。
进一步：压力机的控制装置还包括i/o扩展模块，所述i/o扩展模块通过所述总线与所述运动控制器电连接。
上述进一步方案的有益效果是：i/o扩展模块方便工作人员对压力机进行进一步的扩展和改进。
进一步：所述伺服电机为直驱力矩电机。
上述进一步方案的有益效果是：不使用减速机，直接采用直驱力矩电机，克服了减速机噪音大、漏油严重、容易磨损的缺点。
进一步：压力机的控制装置还包括人机界面，所述人机界面与所述运动控制器电连接。
上述进一步方案的有益效果是：人机界面方便工作人员对压力机的工作状况进行监视以及监控。
进一步：每一所述伺服驱动器上均设有直流母线接口，所有所述直流母线接口均相互电连接，所有所述直流母线接口均与外部电源电连接。
上述进一步方案的有益效果是：所有伺服驱动器均通过直流母线接口相互连接，使得各伺服驱动器的电量可以共享，当一些伺服驱动器减速运行的时候会发电产生电能，该电能可以共享给正在加速运行或者匀速运行的伺服驱动器使用，达到节能的目的。
进一步：压力机的控制装置还包括整流逆变器，所有所述直流母线接口均与所述整流逆变器电连接，所述整流逆变器与外部电源电连接。
上述进一步方案的有益效果是：整流逆变器将压力机制动时的电量反馈到电网进行存储，以便后续使用，节约电能。
本发明还提供一种压力机的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
步骤s1、伺服电机接收控制信号并运转；
步骤s2、通过伺服驱动器获取所述伺服电机的驱动电流信号，并通过所述驱动电流信号获取所述伺服电机的力矩值；
步骤s3、通过编码器获取所述伺服电机的位置信号；
步骤s4、根据所述力矩值以及所述位置信号对所述伺服电机发送闭环反馈控制信号，以修正所述控制信号，实现所述伺服电机的闭环控制。
上述进一步方案的有益效果是：采用位置插补控制模式实现电子凸轮的特性；通过编码器获取位置信息反馈实现伺服电机的位置闭环控制；通过伺服驱动器获取驱动电流信息反馈，进而获取伺服电机的力矩值，从而实现对伺服电机的力矩闭环控制。本发明在不增加额外的压力传感器以及位置传感器的前提下实现了压力机的位置闭环控制以及力矩闭环控制，反馈信号延迟低，控制精度高。
进一步：所述控制信号通过差分方式传输。
上述进一步方案的有益效果是：差分方式抗干扰能力强。
附图说明
图1为本发明提供的一种压力机的控制装置的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、伺服电机，2、伺服驱动器，3、运动控制器，4、编码器，5、人机界面，6、i/o扩展模块，7、整流逆变器，8、总线，dc-bus、直流母线。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
下面结合附图，对本发明进行说明。
如图1所示，本发明实施例提供一种压力机的控制装置，包括至少一个驱动压力机的伺服电机1，本实施例以两个伺服电机1为例来说明。还包括控制所述伺服电机1的运动控制器3以及与所述伺服电机1数量相同的伺服驱动器2，所述伺服驱动器2与所述伺服电机1一一对应电连接，并驱动对应的所述伺服电机1转动，所有所述伺服驱动器2均与所述运动控制器3电连接，并将对应的所述伺服电机1的驱动电流信号反馈至所述运动控制器3，所述伺服电机1上安装有编码器4，所述编码器4通过对应的所述伺服驱动器2与所述运动控制器3电连接，并将对应的所述伺服电机1的位置信号反馈至所述运动控制器3。优选的，运动控制器3采用位置插补控制模式控制伺服驱动器2与伺服电机1。
运动控制器3实时获取伺服电机1上所安装的编码器4的位置信号，实现位置闭环控制；并通过伺服驱动器2实时反馈驱动电流信号，进而通过驱动电流信号获取伺服电机1的力矩值来实现力矩闭环控制。本发明不需要增加额外的位置传感器以及压力传感器，简化了结构及布线，节约成本，提高了应用场合的适应性。
本发明实施例选用的运动控制器3的型号是菲仕的rp-1，rp-1运动控制器集成有两个以太网口，两个以太网口都可以支持标准的ethercat/canopen协议和modbustcp协议，其中一个以太网口用来连接4个伺服驱动器2，并走ethercat/canopen协议；另一个以太网口用来连接人机界面5，走modbustcp协议。rp-1运动控制器集成8路开关量输入，8路开关量输出，都是pnp类型。rp-1运动控制器具有128k断电存储区，不通过特殊处理就可以安全保存参数。rp-1运动控制器采用飞思卡尔powerpcmpc5200处理器，1.2g双核，外形尺寸230x77x85mm，64mbdram，128kbcmos，可以水平和垂直安装。很显然，除rp-1运动控制器外，还可以采用其他厂家的运动控制器，可以实现同样的功能，如倍福的cp6522运动控制器，cp6522运动控制器的主板集成4个rs422串口、1个rs232串口以及8个usb2.0，具有不间断电源ups，带10/100base-t接口的双以太网适配器。cp6522运动控制器前面板是15英寸显示器，分辯率为1024*1024，该显示器可以作为人机界面5。cp6522运动控制器还带数字键盘和plc专用功能键盘。cp6522运动控制器采用intelcore2.0ghz处理器，521mb内存和160gbsata硬盘。
优化上一实施例，如图1所示，所述运动控制器3与所述伺服驱动器2之间通过总线8电连接。运动控制器3通过总线8控制伺服驱动器2，方便运动控制器3读取伺服驱动器2的参数，如驱动电流信号。而且还方便运动控制器3通过总线对伺服驱动器2进行调试，无需另外连接调试线。因为不同的伺服驱动器2的调试线可能不同，工程师在调试不同的伺服驱动器2时需要更换不同的调试线，本发明提供的运动控制器3只需总线8连接伺服驱动器2即可进行调试，大大减小了调试难度。优选的，可以在运动控制器3中集成驱动器调试工具，通过运动控制器3以及驱动器调试工具就可以直接调试连接在运动控制器3上的伺服驱动器2的参数，这样调试起来更加方便，不需要切换伺服驱动器2的通讯线，直接通过总线8对伺服驱动器2进行调试。还可以将运动控制器3作为连接到伺服驱动器2的路由器，用伺服驱动器2自带的软件进行调试，同样无需频繁切换调试线。
优化上一实施例，如图1所示，压力机的控制装置还包括i/o扩展模块6，所述i/o扩展模块6通过所述总线8与所述运动控制器3电连接。i/o扩展模块6方便工作人员对压力机进行进一步的扩展和改进。
优化上一实施例，所述伺服电机1为直驱力矩电机。不使用减速机进行传动，直接采用直驱力矩电机，克服了减速机噪音大、漏油严重、容易磨损的缺点。根据负载不同，直驱力矩电机可以选择1至3轴。
优化上一实施例，如图1所示，压力机的控制装置还包括人机界面5，所述人机界面5与所述运动控制器3电连接。人机界面5方便工作人员对压力机的工作状况进行监视以及监控。人机界面5优选通过总线8与运动控制器3电连接，总线8通讯方式可以提供大通讯量，可以大大提升人机界面5的可视化程度，提高压力机的智能化程度。本发明实施例选用的人机界面5是robox的型号为rhmi15的tft真彩液晶屏，15寸，65536色，铝合金外壳。
优化上一实施例，如图1所示，每一所述伺服驱动器2上均设有直流母线接口(图中未示出)，各所述直流母线接口均相互电连接，所有所述直流母线接口均与外部电源电连接。伺服驱动器2预留了直流母线供电接口，因此所有的伺服驱动器2不需要单独采用380v电源供电，而是所有伺服驱动器2均连接至同一个380v电源进行供电，所有伺服驱动器2的能量可以共享。当某一个伺服驱动器2减速的时候，会发电产生能量，这个能量可以用来给加速运行或者匀速运行的伺服驱动器2使用，达到节能的目的。
优化上一实施例，压力机的控制装置还包括整流逆变器7，各所述直流母线接口均与所述整流逆变器7电连接，所述整流逆变器7与外部电源电连接。直流母线接口与整流逆变器7之间通过直流母线dc-bus电连接。所有的伺服驱动器2连接到一个整流逆变器7，把减速运行的伺服驱动器2产生的能量反馈到外部电源的电网中。由于压力机是频繁正反转的，有高达20kw的制动电阻用于消耗能量，采用整流逆变器7将能量反馈至电网后，可以节约20％以上的能量。
实施例二
本发明实施例提供一种压力机的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
步骤s1、伺服电机接收控制信号并运转；
步骤s2、通过伺服驱动器获取所述伺服电机的驱动电流信号，并通过所述驱动电流信号获取所述伺服电机的力矩值；
步骤s3、通过编码器获取所述伺服电机的位置信号；
步骤s4、根据所述力矩值以及所述位置信号对所述伺服电机发送闭环反馈控制信号，以修正所述控制信号，实现所述伺服电机的闭环控制。
本发明通过编码器4获取位置信号并反馈至运动控制器3，实现位置闭环控制。通过伺服驱动器2获取驱动电流信号并反馈至运动控制器3，进而通过驱动电流信号获取伺服电机1的力矩信号，实现力矩闭环控制。在不增加外部位置传感器的状态下实现位置闭环，在不增加外部压力传感器的状态下实现力矩闭环。节约成本，同时反馈延迟低，控制精度高。
优选的，步骤s1为：通过位置插补控制模式发送控制出信号，伺服电机接收控制信号并运转，以实现电子凸轮的特性。位置插补控制模式为运动控制的常用模式，位置插补控制模式包括曲柄模式、脉冲模式、保压模式、钟摆模式、落料模式以及自由模式。通过位置插补控制模式实现各种不同的运动曲线，与电子凸轮相比，轨迹种类更加丰富。
优化上一实施例，所述控制信号通过差分方式传输。压力机的控制信号传输过程中脉冲和模拟量方式的干扰一直是一个很难解决的问题。本发明中运动控制器3采用差分方式发送控制信号，使得数据传输的抗干扰能力得到加强。例如可以采用双绞线作为传输介质电连接运动控制器3和伺服驱动器2，发送端的两路信号必须分别使用一根双绞线进行信号传输，发送端的两路信号为幅值相等相位相反的差分信号，控制信号的接收单元对接收的两路信号做减法运算，这样就获得幅值翻倍的信号，如果两路信号都受到了同样的干扰信号，由于接收单元对两路信号做减法运算，因此干扰信号被基本抵消，从而使抗干扰能力得到加强。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。