一種熱模鍛壓力機的控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種熱模鍛壓力機的控制系統(tǒng)，包括變頻器、主電機及CPU模塊，變頻器上連接有外部制動單元，外部制動單元上連接有制動電阻柜；CPU模塊通過RS485模塊與變頻器通訊，本地I/O模塊、Mod-bus模塊、CC-link模塊和電源模塊分別設(shè)于擴(kuò)展基板上并分別與CPU模塊通訊；CC-link模塊上連接有遠(yuǎn)程I/O模塊、遠(yuǎn)程溫度模塊和模擬量模塊；壓力機各監(jiān)測點的信號輸出端分別接入遠(yuǎn)程I/O模塊的信號輸入端；遠(yuǎn)程溫度模塊的信號輸入端連接有若干溫度傳感器，模擬量模塊的信號輸入端連接有壓力傳感器。本實用新型應(yīng)用于熱模壓力機上，可避免頻繁制動導(dǎo)致的變頻器母線電壓過高及CPU模塊接線繁瑣的問題。
【專利說明】一種熱模鍛壓力機的控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種控制系統(tǒng)，特別涉及一種熱模鍛壓力機的控制系統(tǒng)，屬于壓力機控制【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，有一種熱模鍛壓力機的控制系統(tǒng)，主要用于工件的熱成型，它包括三相電源、變頻器、主電機及CPU模塊，三相電源依次通過斷路器、漏電保護(hù)器、交流電抗器與變頻器的交流電源輸入端相連，變頻器的交流電源輸出端與主電機相連，主電機的輸出軸與壓力機的飛輪傳動連接，飛輪與壓力機的偏心軸通過離合器進(jìn)行扭矩傳遞，壓力機的偏心軸與飛輪同步轉(zhuǎn)動。
[0003]其不足之處在于:飛輪在下死點轉(zhuǎn)差率相對較高，且工作模式一般采用一行程模式，即在實際工作中頻繁制動，這就要求變頻器頻繁制動，由此導(dǎo)致母線電壓值升高，引起變頻器報警；熱模鍛壓力機對下死點精度要求相對較高，而一般封高顯示器顯示精度為
0.1_，不能滿足熱模鍛壓力機對工件成型精度的要求；熱模鍛壓力機檢測、監(jiān)控點較多，如果將所有輸入輸出信號線直接接入CPU模塊必然導(dǎo)致配線繁瑣，且各線路之間互相干擾、線路穩(wěn)定性差等問題。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種熱模鍛壓力機的控制系統(tǒng)，能夠解決高轉(zhuǎn)差率狀況下頻繁制動引起的變頻器母線電壓升高報警，封高顯示裝置顯示精度不高以及CPU模塊接線繁瑣的問題。
[0005]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的:一種熱模鍛壓力機的控制系統(tǒng)，包括三相電源、變頻器、主電機及CPU模塊，所述三相電源依次通過斷路器、漏電保護(hù)器、交流電抗器與所述變頻器的交流電源輸入端相連，所述變頻器的交流電源輸出端與所述主電機相連，所述主電機的輸出軸與壓力機的飛輪傳動連接，所述變頻器上連接有外部制動單元，所述外部制動單元上連接有制動電阻柜；所述CPU模塊通過RS485模塊與所述變頻器進(jìn)行雙向高速串行通訊，CPU模塊和RS485模塊分別設(shè)置于擴(kuò)展基板上，所述擴(kuò)展基板上還設(shè)有本地I/O模塊、Mod-bus模塊、CC-1ink模塊和電源模塊，所述本地I/O模塊、Mod-bus模塊、CC-1ink模塊和電源模塊分別與所述CPU模塊進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通訊；所述CC-1ink模塊通過CC-1ink專用電纜分別連接有遠(yuǎn)程I/O模塊、遠(yuǎn)程溫度模塊和模擬量模塊；壓力機各監(jiān)測點的信號輸出端分別接入所述遠(yuǎn)程I/O模塊的信號輸入端；所述遠(yuǎn)程溫度模塊的信號輸入端連接有若干溫度傳感器，各所述溫度傳感器設(shè)于壓力機的相關(guān)運動副上；所述模擬量模塊的信號輸入端連接有用于測量系統(tǒng)氣壓值的壓力傳感器。
[0006]本實用新型工作時，變頻器將飛輪制動產(chǎn)生的動能通過變頻器中的逆變裝置轉(zhuǎn)換成電能儲存在變頻器的濾波回路中，外部制動單元實時對濾波回路的電壓值進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)變頻器頻繁制動或因負(fù)載飛輪轉(zhuǎn)差率較大導(dǎo)致變頻器母線電壓升高到濾波回路耐壓峰值，外部制動單元和制動電阻柜開始工作，將儲存在濾波回路中的過高電能通過制動電阻柜以熱能形式消耗掉，直至母線電壓恢復(fù)至安全值。壓力機動作需要的諸多參數(shù)及反饋信息通過遠(yuǎn)程I/O模塊、遠(yuǎn)程溫度模塊和模擬量模塊傳輸至CC-1ink模塊，CC-1ink模塊作為控制與通訊鏈路系統(tǒng)實現(xiàn)遠(yuǎn)程I/O模塊、遠(yuǎn)程溫度模塊、模擬量模塊與CPU模塊的通訊。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:1、變頻器外接外部制動單元，通過制動電阻柜消耗飛輪產(chǎn)生的過高電能，避免變頻器母線電壓過高，確保了制動效果、有效保護(hù)了變頻器；2、由一根CC-1ink專用電纜形成工業(yè)現(xiàn)場總線，解決了 CPU模塊配線繁瑣的問題，且CC-1ink專用電纜具有較高的抗干擾性能，避免各傳輸信號之間互相干擾，提高了線路穩(wěn)定性。
[0008]作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述壓力機的曲軸上設(shè)有角度編碼器，所述角度編碼器的信號輸出端連接有電子凸輪，所述電子凸輪與所述Mod-bus模塊雙向通訊連接；所述壓力機的封高調(diào)節(jié)桿上安裝有位移傳感器，所述位移傳感器的信號輸入端連接有IOkHz正弦波輸入信號，位移傳感器的信號輸出端連接有封高顯示器，所述封高顯示器與Mod-bus模塊雙向通訊連接。位移傳感器采用IOkHz正弦波輸入信號，其測量精度可達(dá)到
0.001_，控制精度高達(dá)0.01_，可充分滿足熱模鍛壓力機對工件成型精度的要求。
[0009]作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述CPU模塊通過以太網(wǎng)通訊接口與觸摸屏雙向通訊連接。觸摸屏上顯示用戶界面，壓力機動作需要的諸多參數(shù)設(shè)置及規(guī)范選擇、信息顯示等，是控制系統(tǒng)具有良好的人機界面。
[0010]作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述變頻器上連接有直流電抗器。直流電抗器可將疊加在直流電流上的交流分量限定在某一規(guī)定值，保持變頻器的整流電流連續(xù)，減小電流脈動值，改善輸入功率因數(shù)。
[0011]作為本實用新型的優(yōu)選方案，所述外部制動單元采用IBU-4220B型制動單元。
[0012]作為本實用新型的優(yōu)選方案，所述CPU模塊采用Q03UDE型模塊。
[0013]作為本實用新型的優(yōu)選方案，所述CC-1ink模塊采用QJ61BT11N型模塊。
[0014]作為本實用新型的優(yōu)選方案，所述Mod-bus模塊采用QJ71MB91型模塊。
[0015]作為本實用新型的優(yōu)選方案，所述RS485模塊采用QJ71C24N型模塊。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的原理框圖。
[0017]圖2為本實用新型的線路圖。
[0018]圖3為觸摸屏的用戶界面示意圖。
[0019]圖1及圖2中:a.斷路器；b.多功能表；c.漏電保護(hù)器；d.交流電抗器；e.變頻器；f.主電機；g.直流電抗器；h.制動單元；1.制動電阻柜；j.擴(kuò)展基板；k.電源模塊；1.CPU模塊;m.CC-1ink模塊；n.Mod-bus模塊；0.RS485模塊；ρ.本地1/0模塊；q.觸摸屏；r.遠(yuǎn)程1/0模塊；s.模擬量模塊；t.遠(yuǎn)程溫度模塊；u.壓力傳感器；V.溫度傳感器；w.電子凸輪；x.封高顯示器；y.角度編碼器；z.位移傳感器。
[0020]圖3中:1、滾動條形式顯示報警信息；2、角度顯示器；3、當(dāng)前角度值顯示；4、行程次數(shù)顯示；5、頻率上限設(shè)定；6、頻率下限設(shè)定；7、工作頻率設(shè)定；8、運行頻率；9、運轉(zhuǎn)電流；
10、主電機正轉(zhuǎn)；11、主電機反轉(zhuǎn)；12、剎車制動角；13、剎車時間；14、當(dāng)前角度；15、偏心軸瞬間轉(zhuǎn)速；16、計劃件數(shù)；17、批量計數(shù)；18、總產(chǎn)計數(shù)；19、批量計數(shù)開關(guān)；20、批量計數(shù)復(fù)位；21、總產(chǎn)計數(shù)開關(guān)；22、總產(chǎn)計數(shù)復(fù)位；23、制動器脫開至離合器結(jié)合時間設(shè)定；24、離合器分離至制動器制動時間設(shè)定；25、封高調(diào)整開始時間設(shè)定；26、封高調(diào)整結(jié)束時間設(shè)定；27、寸動雙手最短時間設(shè)定；28、手動一行程下頂出高度保持時間設(shè)定；29、氣路系統(tǒng)壓力值；30、氣路系統(tǒng)壓力指示；31、CPU模塊I/O點狀態(tài)監(jiān)視；32、溫度監(jiān)控；33、油路狀態(tài)監(jiān)視；34、氣路狀態(tài)監(jiān)視；35、封高訪問；36、潤滑設(shè)定；37、凸輪訪問；38、通訊接口 ；39、故障排除。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0022]如圖1及圖2所示，本實用新型熱模鍛壓力機的控制系統(tǒng)，包括三相電源、變頻器e、主電機f及CPU模塊I，三相電源依次通過斷路器a、漏電保護(hù)器C、交流電抗器d與變頻器e的交流電源輸入端相連，變頻器e的交流電源輸出端與主電機f相連，主電機f的輸出軸與壓力機的飛輪傳動連接。斷路器a連接至漏電保護(hù)器c的線路上還連接有多功能表b，用以監(jiān)視系統(tǒng)電力使用狀況。變頻器e的P/+、N/_和CN8端子排上連接有外部制動單元h，Pl和P/+端子排上連接有直流電抗器g，外部制動單元h的P和PR端子排上連接有制動電阻柜i。
[0023]CPU模塊I通過RS485模塊ο與變頻器e進(jìn)行雙向高速串行通訊，CPU模塊1、RS485模塊O、本地I/O模塊p、Mod-bus模塊n、CC-1ink模塊m和電源模塊k分別設(shè)置于擴(kuò)展基板j上，且本地I/O模塊p、Mod-bus模塊n、CC-1ink模塊m和電源模塊k分別與CPU模塊I進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通訊。
[0024]本地I/O模塊ρ將壓力機與機械手、上下料輸送裝置、強冷裝置等所需要的信號傳輸給CPU模塊1，進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊和處理。
[0025]CC-1ink模塊m通過CC-1ink專用電纜分別連接有遠(yuǎn)程I/O模塊r、遠(yuǎn)程溫度模塊t和模擬量模塊S。
[0026]壓力機各監(jiān)測點的信號輸出端分別接入遠(yuǎn)程I/O模塊r的信號輸入端。遠(yuǎn)程I/O模塊r通過CC-1ink模塊m將壓力機動作及油路監(jiān)控、部分氣路監(jiān)控、噸位監(jiān)控、光電保護(hù)等信號傳輸給CPU模塊1，進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊和處理。
[0027]遠(yuǎn)程溫度模塊t的信號輸入端連接有若干溫度傳感器V，各溫度傳感器V設(shè)于壓力機的相關(guān)運動副上。
[0028]模擬量模塊s的信號輸入端連接有用于測量系統(tǒng)氣壓值的壓力傳感器U。壓力傳感器u將系統(tǒng)氣壓準(zhǔn)確值傳送給CPU模塊I進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊和處理
[0029]壓力機的曲軸上設(shè)有角度編碼器y，角度編碼器y的信號輸出端連接有電子凸輪w,電子凸輪w與Mod-bus模塊η雙向通訊連接；角度編碼器y安裝在電子凸輪w上將壓力機偏心轉(zhuǎn)過的角度、速度等參數(shù)在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。
[0030]壓力機的封高調(diào)節(jié)桿上安裝有位移傳感器z，位移傳感器z的信號輸入端連接有IOkHz正弦波輸入信號，位移傳感器z的信號輸出端連接有封高顯示器X，封高顯示器X與Mod-bus模塊η雙向通訊連接。位移傳感器ζ連接在封高顯示器χ上將封高電機轉(zhuǎn)動的位移量、封高限值、位移方向等參數(shù)在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。
[0031]CPU模塊I通過以太網(wǎng)通訊接口與觸摸屏q雙向通訊連接。圖3為觸摸屏q的用戶界面示意圖，各界面含義如下:
[0032]滾動條形式顯示報警信息1:滾動條形式顯示壓力機相關(guān)報警信息，如噸位計報警、氣路異常、運動副溫度異常、油路異常、光電異常等。
[0033]角度指示器2:指示滑塊轉(zhuǎn)過的角度。
[0034]當(dāng)前角度值顯示3:準(zhǔn)確顯示滑塊當(dāng)前角度值。
[0035]行程次數(shù)顯示4:顯示壓力機每分鐘通過下死點的次數(shù)。
[0036]頻率上限設(shè)定5:設(shè)定變頻器e輸出頻率上限值。
[0037]頻率下限設(shè)定6:設(shè)定變頻器e輸出頻率下限值。
[0038]工作頻率設(shè)定7:設(shè)定變頻器e運行頻率值，在觸摸屏q上數(shù)值寫入，通過RS485模塊ο串行通訊將該數(shù)據(jù)寫入到變頻器e的數(shù)據(jù)存儲區(qū)，執(zhí)行運行命令。
[0039]運行頻率8:顯示當(dāng)前變頻器e的輸出頻率值。
[0040]運轉(zhuǎn)電流9:顯示當(dāng)前變頻器e的輸出電流值。
[0041]主電機正轉(zhuǎn)10:主電機f正轉(zhuǎn)狀態(tài)顯示。
[0042]主電機反轉(zhuǎn)11:主電機f反轉(zhuǎn)狀態(tài)顯示。
[0043]剎車制動角12:顯示離合器制動器每次從接收的剎車信號到滑塊停止運轉(zhuǎn)，偏心軸轉(zhuǎn)過的角度；通過Mod-bus模塊η通訊,讀取電子凸輪w數(shù)據(jù)。
[0044]剎車時間13:顯示離合器制動器每次從接收的剎車信號到滑塊停止運轉(zhuǎn)，所需要的時間；通過Mod-bus模塊η通訊,讀取電子凸輪w數(shù)據(jù)。
[0045]當(dāng)前角度14:準(zhǔn)確顯示滑塊當(dāng)前角度值，通過Mod-bus模塊η通訊，讀取電子凸輪w數(shù)據(jù)。
[0046]偏心軸瞬間轉(zhuǎn)速15:準(zhǔn)確顯示偏心軸在單位時間內(nèi)的實際轉(zhuǎn)速，實時顯示偏心軸在運轉(zhuǎn)過程的速度降；通過Mod-bus模塊η通訊，讀取電子凸輪w數(shù)據(jù)。
[0047]計劃件數(shù)16:設(shè)定計劃件數(shù)17。
[0048]批量計數(shù)17:統(tǒng)計設(shè)定時間內(nèi)加工工件數(shù)量，當(dāng)批量計數(shù)17等于計劃件數(shù)16時，
壓力機停止工作，按下批量計數(shù)復(fù)位20，重新計數(shù)。
[0049]總產(chǎn)計數(shù)18:顯示壓力機總沖壓次數(shù)，一般用于計件制，統(tǒng)計一段時間內(nèi)總加工
工件數(shù)量。
[0050]批量計數(shù)開關(guān)19:控制批量計數(shù)17功能的開啟和關(guān)閉。
[0051]批量計數(shù)復(fù)位20:將批量計數(shù)17的值進(jìn)行清零。
[0052]總產(chǎn)計數(shù)開關(guān)21:控制總產(chǎn)計數(shù)18功能的開啟和關(guān)閉。
[0053]總產(chǎn)計數(shù)復(fù)位22:將總產(chǎn)計數(shù)18的值進(jìn)行清零。
[0054]制動器脫開至離合器結(jié)合時間設(shè)定23:設(shè)定從制動器脫開到離合器結(jié)合的時間差值。
[0055]離合器分離至制動器制動時間設(shè)定24:在寸動工作模式時，設(shè)定從離合器分離到制動器開始制動的時間差值。
[0056]封高調(diào)整開始時間設(shè)定25:在封高調(diào)整前，控制氣缸通氣，平衡缸延時通氣，執(zhí)行機構(gòu)動作需要的時間差值。
[0057]封高調(diào)整結(jié)束時間設(shè)定26:封高調(diào)整結(jié)束后，用于設(shè)定執(zhí)行機構(gòu)恢復(fù)動作所需要的時間差值。[0058]寸動雙手最短時間設(shè)定27:寸動工作模式時，設(shè)定雙手按鈕最短同步時間值。
[0059]手動一行程下頂出高度保持時間設(shè)定28:設(shè)定手動一行程模式時，下頂出機構(gòu)頂出桿到位后，高度保持的時間值。
[0060]氣路系統(tǒng)壓力值29:對氣源供氣壓力值進(jìn)行監(jiān)控；當(dāng)?shù)陀谠O(shè)定值時，為保護(hù)離合器，壓力機停止工作并報警。
[0061]氣路系統(tǒng)壓力指示30:準(zhǔn)確指示當(dāng)前氣源壓力值。
[0062]CPU模塊I的I/O點狀態(tài)監(jiān)視31:對CPU模塊所有輸入輸出點狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。
[0063]溫度監(jiān)控32:監(jiān)控不同運動副的溫度值，當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時，壓力機停止工作并報
警顯示。
[0064]油路狀態(tài)監(jiān)視33:監(jiān)控油路系統(tǒng)各潤滑點、分油器狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生故障時，壓力機停止工作并報警顯不。
[0065]氣路狀態(tài)監(jiān)視34:監(jiān)控各氣路回路氣壓是否在規(guī)定的范圍內(nèi)，當(dāng)氣壓超出規(guī)定范圍，壓力機停止工作并進(jìn)行報警。
[0066]封高訪問35:對當(dāng)前封高數(shù)值、封高上限、封高下限進(jìn)行調(diào)用顯示，并進(jìn)行封高電機過載監(jiān)控。
[0067]潤滑設(shè)定36:根據(jù)各潤滑點加油量不同的需求，設(shè)定壓力機主傳動、上下頂出裝置、平衡缸的加油量及加油頻次。
[0068]凸輪訪問37:訪問壓力機控制所需要的各組凸輪角度值。
[0069]通訊接口 38:對壓力機與機械手連線、上下料輸送裝置、強冷裝置等所需要的通訊信號進(jìn)行監(jiān)視。
[0070]故障排除39:根據(jù)報警信息，查詢故障排除方法。
[0071]除上述實施例外，本實用新型還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實用新型要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種熱模鍛壓力機的控制系統(tǒng)，包括三相電源、變頻器、主電機及CPU模塊，所述三相電源依次通過斷路器、漏電保護(hù)器、交流電抗器與所述變頻器的交流電源輸入端相連，所述變頻器的交流電源輸出端與所述主電機相連，所述主電機的輸出軸與壓力機的飛輪傳動連接，其特征在于:所述變頻器上連接有外部制動單元，所述外部制動單元上連接有制動電阻柜；所述CPU模塊通過RS485模塊與所述變頻器進(jìn)行雙向高速串行通訊，CPU模塊和RS485模塊分別設(shè)置于擴(kuò)展基板上，所述擴(kuò)展基板上還設(shè)有本地I/O模塊、Mod-bus模塊、CC-1ink模塊和電源模塊，所述本地I/O模塊、Mod-bus模塊、CC-1ink模塊和電源模塊分別與所述CPU模塊進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通訊；所述CC-1ink模塊通過CC-1ink專用電纜分別連接有遠(yuǎn)程I/O模塊、遠(yuǎn)程溫度模塊和模擬量模塊；壓力機各監(jiān)測點的信號輸出端分別接入所述遠(yuǎn)程I/O模塊的信號輸入端；所述遠(yuǎn)程溫度模塊的信號輸入端連接有若干溫度傳感器，各所述溫度傳感器設(shè)于壓力機的相關(guān)運動副上；所述模擬量模塊的信號輸入端連接有用于測量系統(tǒng)氣壓值的壓力傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱模鍛壓力機的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力機的曲軸上設(shè)有角度編碼器，所述角度編碼器的信號輸出端連接有電子凸輪，所述電子凸輪與所述Mod-bus模塊雙向通訊連接；所述壓力機的封高調(diào)節(jié)桿上安裝有位移傳感器，所述位移傳感器的信號輸入端連接有IOkHz正弦波輸入信號，位移傳感器的信號輸出端連接有封高顯示器，所述封高顯示器與Mod-bus模塊雙向通訊連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱模鍛壓力機的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述CPU模塊通過以太網(wǎng)通訊接口與觸摸屏雙向通訊連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱模鍛壓力機的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述變頻器上連接有直流電抗器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的熱模鍛壓力機的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述外部制動單元采用IBU-4220B型制動單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的熱模鍛壓力機的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述CPU模塊采用Q03UDE型模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的熱模鍛壓力機的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述CC-1ink模塊采用QJ61BT11N型模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的熱模鍛壓力機的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述Mod-bus模塊采用QJ71MB91型模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的熱模鍛壓力機的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述RS485模塊采用QJ71C24N型模塊。
【文檔編號】B21J9/20GK203592097SQ201320710598
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月12日
【發(fā)明者】馬繼斌, 徐麗, 陳暉 , 周鋒 申請人:江蘇揚力集團(tuán)有限公司