Qt环境下基于研控MCN420电子伺服压力机控制系统开发与应用

摘要由于其高精度、高响应的优点，电子伺服压力机逐渐取代了传统的液压、伺服液压等设备，广泛应用于电机轴承、汽车零部件、3C等行业产品组装及产品铆压成型。相对传统的PLC方案，研控MCN420运动控制器增加了位置全闭环控制和压力全闭环控制，有效提高了伺服压力机的整体位置精度和压力精度，降低了机器变形和产品空白尺寸造成的产品不良率。高速的数据采集功能给产品分析提供了更为精确的筛选数据，从而能更有效的分析产品特性，提高产品工艺要求。该系统提供界面逻辑编程，用户可以根据实际工艺要求与当地合作IO接口或扩展IO模块与外部设备进行信号交互。
【关键词】研控、MCN420运动控制器、伺服压力机控制系统

0 引言
随着工业4.随着0的发展，国内市场对产品精度、数据采集、分析和存储功能的需求不断提高。以传统伺服液压为基础的传统伺服液压PLC在很大程度上，电子伺服压力机的控制方案无法满足。国外电子伺服压力机压力机Kistler、Promess，日本的Janome、DDK，韩国的C&M电子伺服压力机系统方案已推出，但在消除机器变形和数据分析方面没有进一步研究，客户需要定制的曲线分析功能和复杂的外部逻辑处理不够灵活。
伺服压力机控制系统是整个压力机的核心。该系统基于Qt 研控MCN420控制器，在Windows通过总线通信调用系统MCN420运动函数动态库实现了数据采集、运动逻辑可编程、曲线数据分析强、质量检测定制等功能。

1 系统硬件方案
系统硬件如图1所示：主要包括：工业平板电脑、运动控制器、伺服驱动器、电机、电缸、光栅尺、压力传感器、扩展IO模块。MCN420连接伺服驱动器，通过光栅尺或压力传感器的反馈，将模拟信号输入驱动器，实现位置闭环控制，重复精度为0.01mm或压力闭环控制，重复精度小于或等于±1%。位置重复精度过大是由下变形，位置控制源光栅尺可以减少机器变形造成的误差。高精度压力闭环模式可以解决不同尺寸的压力过冲问题。

2 运动控制
2.1 系统框架设计
系统是整个压力机的控制核心，主要功能如图2所示，包括编写和编译运动逻辑程序、曲线显示、质量检测、过程数据存储和分析IO监控、文件管理等功能。用户在Ui界面运动逻辑，IO逻辑可编程。采用底层高速数据采集，可根据特殊材料的特特殊材料的特性。除普通点检测功能外，还增加了窗口判断、拐点判断等特殊点。通过Posgresql大量数据存储在数据库中，初步实现生产数据的统计和查询范围内的趋势显示。

2.2 运动设计
控制系统的运动控制模块主要包括编写程序命令、语法检测和转换。为了减少程序编写的错误，在UI界面类似MOVEP，MOVEL，MOVEF等指令。在软件设计中，界面与虚拟函数的多态性分离，使用一个CMotionControl该类包含所有基本运动控制函数，然后创建继承于该类的函数 CYanKoMotion类实现具体的运动控制，然后在CYanKoMotion类中实现轴的各种控制模式的运动以及运动状态的获取。代码如下：
class CMotionControl : public QObject
{
Q_OBJECT
public:
CMotionControl(AllData *allData);//初始化
public:
AllData *data;
virtual TMotionStatus AxisMotion(TTeachFile tTeachFile,int iProg) = 0；//轴运动模块
virtual void MotionMonitor() =0.//监控所有运动状态
virtual void MotionStop() = 0；//停止运动
virtual void StartMotionRun(int iProg ,bool bStart) = 0；//开始运动
virtual void MotionStatus() = 0；//运动状态
virtual TMotionStatus DeviceIOManage(TTeachFile tTeachFile,int iProg) = 0;//设备IO监控
…….
};

   编辑完成后，语法检测正确，所有程序指令都包含数据。当运动程序启动并循环到相应的行号时AxisMotion()中，通过运动函数写入控制器并启动运动。在MotionMonitor()中监控IO变于其他逻辑判断变量的变化状态或变量。一个基本的压装程序可以编写如下:     MOVEP  X100.00  Vel= 100;//快进     MOVEP  X120.00  Vel=20;//探测     MOVEF  X50.00   Vel= 10;//压装     MOVEP  X10.00   Vel= 100;//回退 

2.3 数据分析和质量检验
2.3.1 数据分析
分析和提取存储数据的材料特性，设置合理的检测参数，结合其他外部检测设备组成的自动生产线是伺服压力机未来发展的主要趋势。目前，终止压力、终止位置、接触位置、最大压力、合格率大压力、合格率和生产计数。生产统计图如下，数据分析图的数据统计分析。

数据库中存储的数据可以分析和比较任何10条曲线，如下曲线比较图。

2.3.2 质量分析 目前常用的压力机检测方法有点检测、区域检测、窗口检测。基本上可以满足大多数产品的检测需求。通过这些特车零部件产品的要求，找到应力突变点，或更准确地接触产品的表面位置，以确定产品是否合格。控制器底部锁定接触面位置，锁定周期误差为1ms以内。通过1ms采集周期数据通过算法计算在应用层中找到力突变的拐点，如拐点查询示意图，图中加粗的点为计算拐点。

3 结束语 本文研究了在Qt平台上基于IPC 研控MCN420运动控制器在电子伺服压力机上的应用。压力机主轴的基本工艺运动、曲线分析、数据存储、质量检测等功能通过上位机系统的操作实现。通过在汽车零部件、电机等行业的实际工业现场应用，证明位置重复精度、压力重复精度、产品检测合格率等指标可以满足大多数客户的需求。