一種管排鋸機的自動控制系統及其控制方法

2023-12-04 17:49:31 1

專利名稱：一種管排鋸機的自動控制系統及其控制方法
技術領域：
本發明涉及一種伺服電機與液壓平衡缸雙驅動的管排鋸機，特別涉及一種管排鋸 機的自動控制系統及其控制方法。
背景技術：
目前，國內使用的管排鋸機通常採用伺服電機與平衡缸雙驅動方式，但在伺服電 機與平衡缸同步控制、工進位置設定和切割參數給定方面存在以下不足1、現有控制系統大多通過外部命令或自動命令對伺服電機和平衡缸同時作用來 達到同步控制，這樣會有多個命令在不同模式下對平衡缸進行控制，這給調試及日後故障 排除帶來不便。另外，由於管排鋸在回參考點的過程中需要在參考點開關附近上下微動，顯 然用外部「回參考點」按鈕開關控制平衡缸是不合適的。2、現有控制系統都將工進位置設定為一個常數，即每次都切到固定位置，這樣當 管的半徑或根數不同時會造成「少切」或「多切」，少切的後果是管切不透而多切的後果是降 低了切割效率。3、現有控制系統的鋸切參數直接設定為主軸的轉速和伺服電機的進給線速度，不 符合機械加工工藝的要求。

發明內容
為解決現有技術存在的上述問題，本發明要設計一種隨動性好、加工參數更加合 理的管排鋸機的自動控制系統及其控制方法。為了實現上述目的，本發明的技術方案如下一種管排鋸機的自動控制系統，包括可編程控制器PLC、伺服控制器、直流調速器、 操作屏及低壓電氣器件，所述的可編程控制器PLC為整個profibus網絡的主站，並通過 profibus網絡總線與從站進行連接；所述的從站包括直流調速器、伺服控制器、操作屏及 ET200M分布式I/O系統模塊，並通過ET200M分布式I/O系統模塊連接到遠程數字量I/O模 塊；所述的直流調速器通過動力電纜控制主軸電機的轉速，並通過連接在主軸電機上的編 碼器反饋其轉速實際值，伺服控制器通過動力電纜控制電機的轉速及行程，並通過西門子 專用電纜DRIVE-CLIQ來反饋電機速度、位置和溫度等信息。一種管排鋸機的自動控制系統的控制方法，包括以下步驟A、讀取數據可編程控制器PLC通過profibus網絡總線分別控制伺服電機的線速度、位置及主 軸電機的轉速，並讀取伺服電機的實際線速度、位置及主軸電機的實際轉速、電流；B、控制平衡缸可編程控制器PLC通過遠程數字量I/O模塊連接的中間繼電器來控制平衡缸的上 升和下降；C、計算工進距離
將工進位置設為一個隨加工鋼管的根數和半徑來改變的變量，設N為加工鋼管數 量，L為鋸在參考點時鋸片下沿到加工低面的距離，為一個可測量常數，則c = R-rb = (N-I) Xra = ^Jc2 -b2 = ^(R - rf -{N-Yfr2χ = R-r-a式中R為鋸片的半徑、r為鋼管的半徑；則工進位置Lg =L + x + Ly=L + R-r-^{R-rf -{N-\fr2 +、，其中 Ly 為工進裕量，可根據實際情況調整，通常為20mm ；D、設定切割參數切割參數設定為與鋸片性能緊密相關的兩個參數鋸片線速度V。和每齒進給量 ν ；通過計算得出主軸電機的轉速η和伺服電機的進給線速度Vs 設鋸片轉速 =，則主軸電機的轉速" = 1 =足一^伺服電機線速度K =Zvnd = 2πΚ2πκ式中，K為主軸傳動比，Z為鋸片齒數。與現有技術相比，本發明具有以下有益效果1、本發明在伺服電機與平衡缸同步控制方面，伺服電機的控制方式不變，但平衡 缸的控制不受外部或自動命令影響，而直接取決於伺服電機的給定速度，當給定速度大於 允許最小伺服線速度Vsmin時，平衡缸下降，同樣當給定速度小於-Vsmin時，平衡缸上升。這 樣平衡缸的控制只受一個因素的影響，使控制程序變得簡單也易於故障的排除。2、由於本發明對工進位置進行計算，並使工進位置就隨鋼管根數N和鋼管半徑r 的變化而變化，在保證把管切斷的情況下減少鋸空走的距離，提高了切割效率。3、由於本發明通過判斷伺服電機的給定速度來控制平衡缸的升降；通過加工鋼管 的根數及半徑來控制工進的距離；鋸切時的參數設置變為進給量設定，其與鋸片的切割性 能緊密相關，從而使加工參數更加合理。


本發明共有附圖2幅，其中圖1是本發明的組成結構示意圖；圖2是本發明的工進距離計算圖。圖中1、可編程控制器PLC，2、遠程數字量I/O模塊，3、直流調速器，4、伺服控制 器，5、主軸電機，6、伺服電機，7、平衡缸，8、操作屏。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明進行進一步地描述。如圖1-2所示，一種管排鋸機的自動 控制系統，包括可編程控制器PLC1、伺服控制器4、直流調速器3、操作屏8及低壓電氣器件，所述的可編程控制器PLCl為整個prof ibus網絡的主站，並通過prof ibus網絡總線與從站 進行連接；所述的從站包括直流調速器3、伺服控制器4、操作屏8及ET200M分布式I/O系 統模塊，並通過ET200M分布式I/O系統模塊連接到遠程數字量I/O模塊2 ；所述的直流調 速器3通過動力電纜控制主軸電機5的轉速，並通過連接在主軸電機5上的編碼器反饋其 轉速實際值，伺服控制器4通過動力電纜控制電機的轉速及行程，並通過西門子專用電纜 DRIVE-CLIQ來反饋電機速度、位置和溫度等信息。—種管排鋸機的自動控制系統的控制方法，包括以下步驟A、讀取數據可編程控制器PLCl通過profibus網絡總線分別控制伺服電機6的線速度、位置 及主軸電機5的轉速，並讀取伺服電機6的實際線速度、位置及主軸電機5的實際轉速、電 流；B、控制平衡缸7可編程控制器PLCl通過遠程數字量I/O模塊2連接的中間繼電器來控制平衡缸 7的上升和下降；C、計算工進距離將工進位置設為一個隨加工鋼管的根數和半徑來改變的變量，設N為加工鋼管數 量，L為鋸在參考點時鋸片下沿到加工低面的距離，為一個可測量常數，則c = R-rb = (N-I) Xra = yj c2 -b2 = ^(R-rf -{N-Yfr2χ = R-r-a式中R為鋸片的半徑、r為鋼管的半徑；則工進位置Lg =L + x + Ly=L + R-r-^J(R-r)2-(N-Ifr2 +、，其中 Ly 為工進裕量，可根據實際情況調整，通常為20mm ；D、設定切割參數切割參數設定為與鋸片性能緊密相關的兩個參數鋸片線速度V。和每齒進給量 ν ；通過計算得出主軸電機5的轉速η和伺服電機6的進給線速度Vs 設鋸片轉速 =，則主軸電機5的轉速"= Knd =K^- πκ伺服電機6線速度V5 = Zvnd =2πΚ式中，K為主軸傳動比，Z為鋸片齒數。本發明的工作過程如下首先根據實際加工情況在操作屏8上輸入鋼管的根數、 鋼管半徑、切割線速度、每齒進給量、鋸片半徑和鋸片齒數。按下自動運行，可編程控制器 PLCl自動計算出切割時主軸電機5的轉速、伺服電機6的線速度及工進距離。主軸啟動、夾 鉗加緊，可編程控制器PLCl給定伺服電機6速度和工進位置，同時平衡缸7隨之下降，進行切割。當達到工進距離後可編程控制器PLCl給定伺服電機6返回命令同時平衡缸7隨之 上升，直到返回參考點。
權利要求
1.一種管排鋸機的自動控制系統，包括可編程控制器PLC(l)、伺服控制器(4)、直流調 速器(3)、操作屏(8)及低壓電氣器件，其特徵在於所述的可編程控制器PLC(I)為整個 profibus網絡的主站，並通過profibus網絡總線與從站進行連接；所述的從站包括直流調 速器(3)、伺服控制器(4)、操作屏(8)及ET200M分布式I/O系統模塊，並通過ET200M分布 式I/O系統模塊連接到遠程數字量I/O模塊(2)；所述的直流調速器(3)通過動力電纜控 制主軸電機(5)的轉速，並通過連接在主軸電機(5)上的編碼器反饋其轉速實際值，伺服控 制器(4)通過動力電纜控制電機的轉速及行程，並通過西門子專用電纜DRIVE-CLIQ來反饋 電機速度、位置和溫度等信息。
2.一種如權利要求1所述的管排鋸機的自動控制系統的控制方法，其特徵在於包括 以下步驟A、讀取數據可編程控制器PLC(I)通過profibus網絡總線分別控制伺服電機(6)的線速度、位置 及主軸電機(5)的轉速，並讀取伺服電機(6)的實際線速度、位置及主軸電機(5)的實際轉 速、電流；B、控制平衡缸(7)可編程控制器PLC(I)通過遠程數字量I/O模塊⑵連接的中間繼電器來控制平衡缸 (7)的上升和下降；C、計算工進距離將工進位置設為一個隨加工鋼管的根數和半徑來改變的變量，設N為加工鋼管數量，L 為鋸在參考點時鋸片下沿到加工低面的距離，為一個可測量常數，則c = R-rb = (N-I) Xr
全文摘要
本發明公開了一種管排鋸機的自動控制系統及其控制方法，所述的系統包括可編程控制器PLC、伺服控制器、直流調速器、操作屏及低壓電氣器件，所述的可編程控制器PLC為整個profibus網絡的主站，並通過profibus網絡總線與從站進行連接；所述的從站包括直流調速器、伺服控制器、操作屏及ET200M分布式I/O系統模塊，並通過ET200M分布式I/O系統模塊連接到遠程數字量I/O模塊。所述的方法包括讀取數據、控制平衡缸、計算工進距離和設定切割參數四個步驟。本發明使控制程序變得簡單也易於故障的排除，提高了切割效率。本發明通過判斷伺服電機的給定速度來控制平衡缸的升降，從而使加工參數更加合理。
文檔編號G05B19/418GK102053604SQ201010566800
公開日2011年5月11日 申請日期2010年11月30日 優先權日2010年11月30日
發明者周世揚, 馬麗, 高國鴻 申請人:大連三高重工設備有限公司