专利名称：一种抛光机控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及抛光机，特别涉及一种抛光机控制系统。
背景技术：
抛光机是活塞杆、油缸等表面加工设备中最重要的设备之一，随着活塞杆、油缸加工产业的不断发展壮大，市场对抛光机的需求也越来越大。传统的抛光机常采用普通电机拖动，通过齿轮传动系统实现主轴和抛光头的转动，以及抛光头的进给运动，实现对工件的研磨抛光。主轴和抛光头的转动，以及抛光头的进给运动的速度是固定或是能实现有限级调速的，不能实现无级调速，最关键的是速度控制不够精确。这样由于其结构上的缺点，主轴转速、抛光头转速以及抛光头进给速度的组合必然为有限的，并且在实际中这三者的比值通常都不是最优的，导致工件不能达到最好的加工效果，加工效率低；或是加工过度，能源利用率不高。随着对工件加工工艺要求的提高，以及自动化工业技术不断地发展，电气控制系统也朝着结构复杂化，系统智能化方向发展，对机床具体动作的控制精度要求也越来越高。 传统的普通电机配合齿轮或滚珠丝杠驱动的控制系统已经不能满足这些要求，因而由伺服控制器驱动伺服电机的控制方式和由变频器控制三相电机的控制方式越来越多地被采纳。如中国专利号CN 201020133064、CN 200920058093提供的系统中变频器均由模拟信号输出模块控制，可编程逻辑控制器PLC与变频器之间接线复杂，抗干扰能力差。中国专利号为CN 200710018944、CN2009201885;35提供的系统中可编程逻辑控制器PLC通过CAN 总线控制伺服驱动器，伺服控制器控制变频器和伺服电机。这种方法虽然优化了变频器的接线及通信，但是每一个变频器都需要由一个伺服驱动器来驱动，若使用的变频电机较多， 则整台设备的成本大大增加，并且这两个专利并没有给出如何在CAN总线下控制多台变频器的解决方案。传统的抛光机控制系统存在如下技术问题1)传统的抛光机主轴和抛光头的转动，以及抛光头的进给运动都是由普通电机配合齿轮或滚珠丝杠驱动的，不能实现无级调速，在很大程度上制约了抛光效果和生产效率。 另外整套设备控制开关较多，人机交互性不强；2)可编程逻辑控制器PLC与变频器之间一种连接方式是由模拟信号输出模块连接，这种方式下，PLC与变频器二者之间的通信交互有限，抗干扰能力差；一种连接方式是由伺服驱动器连接，这种方式下，PLC与变频器二者之间用CAN总线通信，但是由于引入了带有RS485接口的伺服驱动器，增加了控制变频电机的成本，并且这种方案可编程逻辑控制器PLC通过一个RS485接口只能连接控制一台变频器，当有多台变频器需要控制时，并不适用。
发明内容本实用新型的目的在于设计一种抛光机控制系统，通过选择控制器件间的连接方
3式，使抛光机系统总体网络接线方式简便，信息传输速率高，稳定性强。优化人机交互方式， 增强设备可操作性，操作简洁直观，人际交互性强，大幅减少设备控制开关数量。控制整台设备成本，简化系统结构，保证系统抗干扰能力的前提下，可编程逻辑控制器PLC与变频器之间采用相对简单的方式连接通讯，不需要额外添加模拟量输出模块或者是伺服控制器。为达到上述目的，本实用新型的技术方案是一种抛光机控制系统，其包括，人机界面；可编程逻辑控制器，与人机界面之间通过RS232C通讯接口连接；二台伺服驱动器，电性连接控制抛光机两个抛光头进给位移的伺服电机，伺服驱动器分别电性连接可编程逻辑控制器；三台变频器，电性连接控制抛光机两个抛光头和工件主轴的旋转运动的变频电机；各变频器之间通过RJ45接口连接，可编程逻辑控制器PLC通过RS485通信接口与各变频器的RJ45接口连接，可编程逻辑控制器通过 Modbus协议实现对变频器的控制。所述的人机界面与可编程逻辑控制器串行端口上的RS-232C选件板连接通信，对 PLC发送控制指令，并接收PLC数据，实时监控系统运行状态。利用可编程逻辑控制器的ModbUS-RTU主站功能，通过串行端口上扩展的RS485端口与变频器进行Modbus串行通信，进而控制三个变频器Modbus从站。所述的变频器之间利用RJ45扩展口串行连接，通过Modbus协议实现可编程逻辑控制器对多台变频器的控制和监视。在需要进行抛光机主轴和两个抛光头转速，以及两个抛光头的进给速度调整时， 操作人员从人机界面直接输入相应的数度指令，由人机界面发出相应的信号，通过可编程逻辑控制器PLC传递给三台变频器和两个伺服驱动器，进而控制三台变频电机和两台伺服电机，实现转速和进给速度的调整。同样，主轴和两个抛光头的旋转速度、两个抛光头的进给位置和抛光机所有的报警信号也通过可编程逻辑控制器PLC传递给人机界面。操作人员可从人机界面读取当前主轴和两个抛光头的旋转速度、两个抛光头的进给位置和抛光机出现的报警。本实用新型采用一种基于现场总线技术的变频器实时监控系统。人机界面HMI与可编程逻辑控制器PLC串行端口上的RS-232C选件板连接通信，对PLC发送控制指令，并接收PLC数据，实时监控系统运行状态。利用可编程逻辑控制器PLC的Modbus-RTU简易主站功能，通过串行端口上扩展的RS485端口与变频器进行简单的Modbus串行通信，进而控制三个变频器Modbus从站。接线方式简单，满足系统网络化要求。变频器之间利用RJ45扩展口串行连接，通过Modbus协议实现可编程逻辑控制器PLC对多台变频器的控制和监视。采用彩色触摸屏，在人机界面上能够设置抛光机主轴和两个抛光头的转速以及两个抛光头伺服电机的进给速度，并能够显示抛光机主轴和两个抛光头的转速和两个抛光头的实际位置。由此操作者能够很方便的调节主轴和两个抛光头的转速以及两个抛光头的进给运动速度，快速地使这些参数值达到最优的比例设置。操作者只需要在第一次加工某一型号的工件时，修改这些参数，之后系统会自动记录参数。当系统出现报警时，在人机界面上能够即时显示报警原因，给出解决报警的意见。极大地增强设备的人机交互性。本实用新型的优点在于1)采用一种基于现场总线技术的变频器实时监控系统。人机界面HMI和可编程逻辑控制器PLC串行端口上的RS-232C选件板连接通信；可编程逻辑控制器PLC通过串行端口上扩展的RS485端口与变频器的RJ45端口连接串行通信，变频器之间利用RJ45扩展口串行连接；可编程逻辑控制器PLC与伺服驱动器分别通过驱动器的屏蔽控制电缆连接。抛光机系统总体网络接线方式简便，信息传输速率高，稳定性强。 2)通过RJ45扩展口串行连接可编程逻辑控制器PLC和变频器，利用Modbus协议， 实现PLC对多台变频器的控制。充分利用了现有设备，无需添加附加设备，具有成本低，接线方式简便的优点。 3)利用触摸屏优化人机交互方式，增强设备可操作性，操作简洁直观，人际交互性强，大幅减少设备控制开关数量。4)控制整台设备成本，简化系统结构，保证系统抗干扰能力的前提下，可编程逻辑控制器PLC与变频器之间采用相对简单的方式连接通讯，不需要额外添加模拟量输出模块或者是伺服控制器。
图1为本实用新型一实施例的结构示意图。
具体实施方式
参见图1，本实用新型的一种抛光机控制系统，其包括，人机界面(HMI)I ；可编程逻辑控制器PLC 2，与人机界面1之间通过RS232C通讯接口连接；二台伺服驱动器3、3’，电性连接控制抛光机两个抛光头1#、姊进给位移的伺服电机4、4’，伺服驱动器3、3’分别电性连接可编程逻辑控制器2 ；三台变频器5、5’、5”，电性连接控制抛光机两个抛光头1#、2#和工件主轴的旋转运动的变频电机6、6’、6”；各变频器5、5’、5”之间通过RJ45接口连接，可编程逻辑控制器2通过RS485通信接口与各变频器5、5’、5”的RJ45接口连接，可编程逻辑控制器2通过Modbus协议实现对变频器5、5’、5”的控制。可编程逻辑控制器PLC扩展I/O与两台伺服驱动器连接；两台伺服电机分别与两台伺服驱动器连接，控制两个抛光头的进给运动。伺服电机转速和旋转方向由可编程逻辑控制器PLC输出的高速脉冲频率和方向决定。利用Modbus-RTU简易主站功能，改变三个变频器的输出频率来改变变频电机的旋转速度，变频器的输出频率也由Modbus通信协议方式发送给可编程逻辑控制器PLC，再由RS232串口通信反馈在触摸屏上。操作者在人机界面上能够看到抛光机主轴的旋转速度、两抛光头的旋转速度和进给位置。首次加工新工件时，操作者据此可方便快捷地调整抛光机主轴的旋转速度、两抛光头的旋转速度和进给速度，使整个抛光机的动作完全匹配工件的加工，取得最好的加工效果。以后再加工同一型号的工件时，原则上只选择工件类型即可。这样在一定程度上简化了操作步骤，方便了操作者使用。当抛光机某处出现报警时，抛光机停止加工，人机界面自动切换至报警页面，并显示报警原因。操作者据此可排除故障。待故障完全排除后，抛光机方可继续加工工件。
权利要求1. 一种抛光机控制系统，其特征在于，包括， 人机界面；可编程逻辑控制器，与人机界面之间通过RS232C通讯接口连接；人机界面对可编程逻辑控制器发送控制指令，并接收可编程逻辑控制器数据，实时监控系统运行状态；二台伺服驱动器，电性连接控制抛光机两个抛光头进给位移的伺服电机，伺服驱动器分别电性连接可编程逻辑控制器；三台变频器，电性连接控制抛光机两个抛光头和工件主轴的旋转运动的变频电机；各变频器之间通过RJ45接口连接，可编程逻辑控制器通过RS485通信接口与各变频器的RJ45 接口连接，可编程逻辑控制器运用Modbus协议实现对变频器的控制。
专利摘要一种抛光机控制系统，其包括，人机界面；可编程逻辑控制器，与人机界面之间通过RS232C通讯接口连接；二台伺服驱动器，电性连接控制抛光机两个抛光头进给位移的伺服电机，伺服驱动器分别电性连接可编程逻辑控制器；三台变频器，电性连接控制抛光机两个抛光头和工件主轴的旋转运动的变频电机；各变频器之间通过RJ45接口连接，可编程逻辑控制器PLC通过RS485通信接口与各变频器的RJ45接口连接，可编程逻辑控制器通过Modbus协议实现对变频器的控制。本实用新型通过选择控制器件间的连接方式，优化人机交互方式，增强设备可操作性，操作简洁直观，人际交互性强，大幅减少设备控制开关数量。
文档编号G05B19/18GK202075593SQ20112018809
公开日2011年12月14日 申请日期2011年6月7日 优先权日2011年6月7日
发明者徐善智, 戎丽园, 邢雨 申请人:上海三一精机有限公司