一种基于总线式PLC控制器的调高器控制系统及方法与流程

本发明属于工业自动化控制领域，具体说是一种基于总线式plc控制器的调高器控制系统及方法。

背景技术：

1、

2、目前，基于ethercat总线式的数控系统应用越来越广泛，国内基于单片机控制系统的调高器一般由pwm脉冲模拟控制带动直流电机带动齿轮齿条实现，然其电路简单、成本低，但也存在无法适配总线式伺服、控制精度低等缺点。另外，由于单片机系统的兼容性有限，也存在无法实现控制系统扩展、通讯速率低等方面缺点。同时，由于单片开发的局限性系统多数无法对外开放，在系统升级维护方面存在很大的局限性。

技术实现思路

1、本发明目的是提供一种基于总线式plc的调高器控制系统及方法，可以实现完全国产自主化，基于ethercat总线的调高器控制系统能够适配目前市面上的ethercat总线伺服、io模块。基于总线式plc的控制系统，能够更灵活的实现是系统扩展和外部交互，解决了目前调高器系统兼容性差的问题。

2、本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

3、一种基于总线式plc控制器的调高器控制系统，包括：

4、总线式伺服，用于驱动激光切割枪电机运动；

5、总线式调高器，用于采集并处理激光切割枪在切割工件时所产生的实时电信号；

6、plc控制器，用于根据处理后的电信号以及总线式伺服反馈的实时位置对驱动激光切割枪电机进行标定和跟随控制；

7、总线式扩展模块，用于进行外部元器件信号与plc控制器之间的数据转换。

8、还包括人机界面，用于采用以太网自由标签的通讯方式与plc控制器进行数据交互，实现调高器控制系统的手动控制和参数设置。

9、所述总线式伺服通过ethercat总线采用菊花链连接方式分别与所述plc控制器、总线式调高器、总线式扩展模块相连。

10、所述plc控制器通过ethercat总线与总线式调高器相连。

11、所述总线式调高器包括顺次相连的通信芯片、微控制器芯片、电容值采集电路以及陶瓷体，其中，所述通信芯片、微控制器芯片与电容值采集电路之间均通过spi通信接口进行连接。

12、所述总线式扩展模块为基于ethercat通讯的一体式i/o模块，集成了数字量输入输出、0-10v模拟量输出以及pwm脉冲输出。

13、一种基于总线式plc控制器的调高器控制方法，，包括以下步骤：

14、1)总线式伺服驱动激光切割枪电机运动；

15、2)总线式调高器采集激光切割枪在切割工件时所产生的实时电信号，将电信号进行处理后通过ethercat总线通讯传给plc控制器；

16、3)plc控制器对处理后的电信号进行卡尔曼滤波，并根据总线式伺服反馈的激光切割枪的实时位置，完成对激光切割枪的标定和实时跟随控制；

17、4)人机界面与plc控制器进行通讯，并实时显示总线式调高器采集到的电信号值，实现调高器控制系统的手动自动控制以及参数设置。

18、所述总线式调高器，包括顺次相连的通信芯片、微控制器芯片、电容值采集电路以及陶瓷体，其中，所述通信芯片、微控制器芯片与电容值采集电路之间均通过spi通信接口进行连接。

19、所述通信芯片通过航空插头与pc端相连。

20、所述电容值采集电路包括电容采集芯片以及分别与其相连的晶振电路、数据传输电路以及温度补偿电路。

21、所述晶振电路具体为：

22、所述电容采集芯片的晶振输入引脚oxin分别通过电阻r49和电容y3连接晶振输出引脚oxout，电容采集芯片的晶振输入引脚oxin通过电容c51接地，晶振输出引脚oxout通过电容c52接地。

23、所述晶数据传输电路具体为：

24、电容采集数据引脚mosi_sda、数据引脚miso_pg1、时钟引脚sck_scl以及片选引脚ssn_pg0分别通过spi接口与微控制器相连。

25、所述温度补偿电路具体为：

26、电阻测量引脚ptout通过电容c53接地，电阻端口引脚pt0依次通过电阻r50、电容c53接地，电阻端口引脚pt2ref依次通过电阻r51、电容c53接地。

27、所述电容值采集电路还包括：

28、数据采集引脚pc1与陶瓷体相连；参考电容引脚pc0通过电容c50接地；参考电阻引脚pcaux通过电阻r48接地。

29、所述电容采集电路的接口使用ipex转sma线。

30、所述调高器与外部24v电源相连，支持poe供电。

31、本发明具有以下有益效果及优点：

32、1、本发明中，总线式plc控制器作为调高器系统的控制模块，能够更灵活的实现系统扩展，实现和数控机床、机器人、工业自动化设备的跨域控制，解决了目前调高器系统兼容性差的问题。

33、2、采用ethercat总线协议的调高器控制系统，可以自由选择拓扑结构，同时可以适配各种外围模块进行系统扩展控制。

34、3、本发明的基于总线式plc控制的调高器系统中的人机界面通过以太网标签通讯方式与plc控制器进行数据通讯，减少了复杂变量情况下开发人员的工作量。

技术特征：

1.一种基于总线式plc控制器的调高器控制系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于总线式plc控制器的调高器控制系统，其特征在于，还包括人机界面，用于采用以太网自由标签的通讯方式与plc控制器进行数据交互，实现调高器控制系统的手动控制和参数设置。

3.根据权利要求1所述的一种基于总线式plc控制器的调高器控制系统，其特征在于，所述总线式伺服通过ethercat总线采用菊花链连接方式分别与所述plc控制器、总线式调高器、总线式扩展模块相连。

4.根据权利要求1所述的一种基于总线式plc控制器的调高器控制系统，其特征在于，所述plc控制器通过ethercat总线与总线式调高器相连。

5.根据权利要求1所述的一种基于总线式plc控制器的调高器控制系统，其特征在于，所述总线式调高器包括顺次相连的通信芯片、微控制器芯片、电容值采集电路以及陶瓷体，其中，所述通信芯片、微控制器芯片与电容值采集电路之间均通过spi通信接口进行连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于总线式plc控制器的调高器控制系统，其特征在于，所述总线式扩展模块为基于ethercat通讯的一体式i/o模块，集成了数字量输入输出、0-10v模拟量输出以及pwm脉冲输出。

7.一种基于总线式plc控制器的调高器控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明属于工业自动化控制领域，具体说是一种基于总线式PLC控制器的调高器控制系统及方法。包括以下步骤：1)总线式伺服驱动激光切割枪电机运动；2)总线式调高器采集激光切割枪在切割工件时所产生的实时电信号，将电信号进行处理后通过EtherCAT总线通讯传给PLC控制器；3)PLC控制器对处理后的电信号进行卡尔曼滤波，并根据总线式伺服反馈的激光切割枪电机实时位置，完成对激光切割枪的标定和实时跟随控制；4)人机界面与PLC控制器进行通讯，并实时显示总线式调高器采集到的电信号值，实现调高器控制系统的手动自动控制以及参数设置。本发明采用基于EtherCAT型工业以太网总线的调高器，与主站PLC控制器采用菊花链连接，实现了更灵活自由的网络拓扑。

技术研发人员：王金涛,王涛,栾显晔,樊宪宝,龚飞,张朋
受保护的技术使用者：山东新松工业软件研究院股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21