一种自动切料控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及机械加工控制领域，特别涉及一种自动切料控制系统。


背景技术：

2.在工业加工领域，切料是一种重要的加工方式，传统人工切料效率低、切料面不平整、工作强度大、加工质量难以保证，甚至容易给操作者带来不安全隐患。目前大多数普通切料机只能切出固定长度的材料，而且上料速度不可调，工作过程的平稳可靠性较差，很难满足企业生产对不同规格原材料、不同速度的加工需求，不利于节约生产成本，经济效益较差。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本实用新型设计了一种自动切料控制系统，该切料控制系统设计合理，工作过程平稳可靠，企业可根据生产需求对多种规格原材料进行切削，进料速度可以根据加工状态进行调节，既可节约成本，又能满足生产要求，具有良好的经济效益。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
5.一种自动切料控制系统，包括操作面板，上料控制系统，切刀控制系统，所述操作面板包括操作按钮、触摸屏，所述上料控制系统包括可编程逻辑控制器，变频器，三相异步电机，旋转编码器，皮带轮，传送带，所述旋转编码器直接连接在所述三相异步电机主动轴上，所述皮带轮安装在所述三相异步电机的动力输出端，所述传送带通过上述皮带轮与上述三相异步电机相连接，所述传送带与上料口位置相水平，所述切刀控制系统包括上述可编程逻辑控制器、接近开关、伺服驱动器、伺服电机、传动齿轮、滚珠丝杆、传动轴、切刀、电磁阀、压紧气缸、切断压板，所述伺服电机驱动上述传动齿轮带动滚珠丝杆旋转，从而带动切刀沿着所述传动轴向作直线运动，所述压紧气缸通过紧固件连接在上述切断压板上，所述可编程逻辑控制器、变频器、伺服驱动器、电磁阀均安置在控制电柜中，所述伺服电机通过通讯线与上述伺服驱动器相连接，并通过电源线与工作电源相连，所述操作按钮、触摸屏、旋转编码器、变频器、接近开关、伺服驱动器、电磁阀通过信号线连接至上述可编程逻辑控制器，再通过电源线连接至工作电源。
6.所述的工作电源包括三相380v交流电主电源、单相220v交流电主电源和24v直流开关电源，所述三相380v交流电主电源通过电源线分别给变频器、三相异步电机供电，单相220v交流电主电源通过电源线分别给伺服驱动器、伺服电机、24v直流开关电源、可编程逻辑控制器供电，所述24v直流开关电源通过电源线分别为上述触摸屏、旋转编码器、接近开关以及电磁阀供电。
7.所述的操作按钮包括电源开关、自动启动开关、异常复位开关、紧急停止开关，负责控制系统的上电启动与异常保护工作。
8.作为本设计的一种优选技术方案，所述触摸屏选用威纶通tk6071ip触摸屏。
9.作为本设计的一种优选技术方案，所述可编程逻辑控制器选用具有计数功能的三菱fx3sa
‑
20mt
‑
cm可编程逻辑控制器。
10.作为本设计的一种优选技术方案，所述变频器选用可通过旋钮直接实现变频调速的台达vfd015m43b变频器。
11.作为本设计的一种优选技术方案，所述旋转编码器选用高精度的欧姆龙e6b2
‑
cwz6c增量式脉冲编码器。
12.作为本设计的一种优选技术方案，所述伺服驱动器选用高性价比的sc100x
‑
2cal交流伺服驱动器。
13.作为本设计的一种优选技术方案，所述伺服电机选用高性价比的110st
‑
m04030交流伺服电机。
14.作为本设计的一种优选技术方案，所述接近开关作为原点感应可实现切刀原点位置确定。
15.本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果为：
16.1、本实用新型运用可编程逻辑控制器、变频器、三相异步电机及旋转编码器组成闭环控制系统，依靠可编程逻辑控制器通过变频器对三相异步电机实现变频调速,并利用旋转编码器将旋转角度和传送距离对可编程逻辑控制器进行反馈,从而实现了切料长度的精确定位。
17.2、本实用新型采用可编程逻辑控制器为控制核心，抗干扰性强，应用触摸屏，切料长度可随时调节设定，操作过程简便，通过伺服驱动器和伺服电机驱动切刀，切料计数方便精确。
附图说明
18.图1是切料系统结构框图；
19.图2是上料控制系统结构示意图；
20.图3是切刀控制系统结构示意图；
21.图4是切料系统的第一主电路原理图；
22.图5是切料系统的第二主电路原理图；
23.图6是变频器与三相异步电机的接线图；
24.图7是旋转编码器的接线图；
25.图8是切料伺服电机的接线图；
26.图9是可编程逻辑控制器的硬件输入连接图；
27.图10是可编程逻辑控制器的硬件输出连接图；
具体实施方式
28.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的描述。
29.如图1至3所示，一种自动切料控制系统，包括操作面板，上料控制系统，切刀控制系统，所述操作面板包括操作按钮、触摸屏，所述上料控制系统包括可编程逻辑控制器，变频器，三相异步电机，旋转编码器，皮带轮，传送带，所述旋转编码器直接连接在所述三相异步电机主动轴上，所述皮带轮安装在所述三相异步电机的动力输出端，所述传送带通过上
述皮带轮与所述三相异步电机相连接，所述传送带与上料口位置相水平，所述切刀控制系统包括上述可编程逻辑控制器、接近开关、伺服驱动器、伺服电机、传动齿轮、滚珠丝杆、传动轴、切刀、电磁阀、压紧气缸、切断压板，所述伺服电机驱动上述传动齿轮带动滚珠丝杆旋转，从而带动切刀沿着所述传动轴向作直线运动，所述压紧气缸通过紧固件连接在上述切断压板上，所述可编程逻辑控制器、变频器、伺服驱动器、电磁阀均安置在控制电柜中，所述伺服电机通过通讯线与上述伺服驱动器相连接，并通过电源线与工作电源相连，所述操作按钮、触摸屏、旋转编码器、变频器、接近开关、伺服驱动器、电磁阀通过信号线连接至上述可编程逻辑控制器，再通过电源线连接至工作电源。
30.如图4
‑
8所示，工作电源包括三相380v交流电主电源、单相220v交流电主电源和24v直流开关电源，三相380v交流电主电源通过电源线分别给变频器、三相异步电机供电，单相220v交流电主电源通过电源线分别给伺服驱动器、伺服电机、开关电源、可编程逻辑控制器供电，24v直流开关电源通过电源线分别为触摸屏、旋转编码器、接近开关以及电磁阀供电。
31.工作前，按下操作面板上的电源开关，系统上电后，按下上述触摸屏上的原点复位按钮，所述可编程逻辑控制器通过伺服驱动器控制伺服电机驱动切刀进行原点位置搜寻，当接近开关接受到原点信号感应时，伺服电机停止，由于接近开关和相应感应金属的位置固定，为了让切刀找到合适切料位置，需要在伺服电机找到原点位置后，在上述触摸屏参数设置界面中设置一段合适的偏移距离。
32.本实用新型的fx3sa型可编程逻辑控制器内置5个功能为双相双计数输入的高速计数器c251
‑
c255，即一个计数器占用2个高速计数输入点,一个a相计数输入,一个b相计数输入；当a相超前b相时计数增加,当b相超前a相时计数减少，本实用新型采用c251高速计数器。
33.如图9所示，由可编程逻辑控制器的x0和x1分别采样编码器的a、b两相脉冲。当上述三相异步电机旋转时，与三相异步电机同轴连接的旋转编码器即向可编程逻辑控制器输出表示三相异步电机轴角位移的脉冲信号，这些脉冲信号个数被可编程逻辑控制器中c251高速计数器记录，与预先在可编程逻辑控制器中的设定值进行比较，当高速计数器c251中的数值等于设定值时，三相异步电机就停止工作。
34.如图10所示，本实用新型的可编程逻辑控制器控制变频器的启停，变频器通过旋扭将50hz的工频电源转换为相应频率的交流电向三相异步电动机供电，旋转编码器直接连接在电机的主动轴上，将电机转过的弧度转换成脉冲,并反馈给上述可编程逻辑控制器,可编程逻辑控制器通过脉冲数量计算传送带的运送距离,以实现切料长度的精确设定。
35.本实用新型的旋转编码器为增量式编码器，具有a、b两相差90
°
，当a相超前b相时为正转,当b相超前a相时则为反转,将a、b两相脉冲直接连接到可编程逻辑控制器的高速计数器输入端,计算每两个脉冲之间的移动距离,即脉冲当量。本实用新型旋转编码器的分辨率为n＝2000p/r,传送带主动轴的直径为d＝120mm,则三相异步电机每转一周,两脉冲之间的移动距离,即脉冲当量μ＝(π
·
d)/n＝3.14
×
120/2000＝0.188mm,若当可编程逻辑控制器测得脉冲数为m,可推算出传送带上切料的移动距离l＝μ
·
m。
36.本实用新型的自动切料有两个过程，即上料过程和切料过程
37.对两过程进行分析：
38.(1)上料过程：待切刀位置调整完善后，在触摸屏上设置料头长度，料长，切料次数，切料速度，压紧气缸到位延时时间，开始人工上料，按下操作面板上的自动启动开关，系统启动后，电磁阀开启带动压紧气缸工作，待压紧气缸到位延时时间用完，三相异步电机启动带动皮带轮使得切料在传送带上连续传送，当工料运动至设定切料长度时，系统进入切料过程。
39.(2)切料过程：待系统完成上述的上料后，伺服驱动器启动伺服电机，驱动传动齿轮带动滚珠丝杆旋转，从而带动切刀沿着传动轴向作直线切割运动，工料被切断后，可编程逻辑控制器内部计数器计量切割次数加1，一次切料完成，切刀回到初始位置，传送带再次连续送料，待送料至设定切料长度时，重复上述切料过程，可编程逻辑控制器内部计数器计量切割次数不断加1，直到切割次数达到设定切料次数时，切料过程完成，切料刀数当前值清零。
40.本实用新型在实际应用时会有一些误差，包括传送带主轴的测量误差、传送带的张度及安装偏差等，造成脉冲当量与理论计算值有偏差，所以必须采用现场脉冲当量测试的方法对理论值计算予以修正,可多次实测切料移动距离和高速计数器记录的脉冲数,计数出实测脉冲当量,求取均值。在现场安装调试过程中,还需仔细调整三相异步电机与传动轴之间的同心度,同时调节张紧度,两边应平衡调节,避免上述传送带运行跑偏。
41.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。