專利名稱：一種拋光機(jī)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及拋光機(jī)，特別涉及一種拋光機(jī)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
拋光機(jī)是活塞桿、油缸等表面加工設(shè)備中最重要的設(shè)備之一，隨著活塞桿、油缸加工產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展壯大，市場對拋光機(jī)的需求也越來越大。傳統(tǒng)的拋光機(jī)常采用普通電機(jī)拖動，通過齒輪傳動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主軸和拋光頭的轉(zhuǎn)動，以及拋光頭的進(jìn)給運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)對工件的研磨拋光。主軸和拋光頭的轉(zhuǎn)動，以及拋光頭的進(jìn)給運(yùn)動的速度是固定或是能實(shí)現(xiàn)有限級調(diào)速的，不能實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，最關(guān)鍵的是速度控制不夠精確。這樣由于其結(jié)構(gòu)上的缺點(diǎn)，主軸轉(zhuǎn)速、拋光頭轉(zhuǎn)速以及拋光頭進(jìn)給速度的組合必然為有限的，并且在實(shí)際中這三者的比值通常都不是最優(yōu)的，導(dǎo)致工件不能達(dá)到最好的加工效果，加工效率低；或是加工過度，能源利用率不高。隨著對工件加工工藝要求的提高，以及自動化工業(yè)技術(shù)不斷地發(fā)展，電氣控制系統(tǒng)也朝著結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，系統(tǒng)智能化方向發(fā)展，對機(jī)床具體動作的控制精度要求也越來越高。 傳統(tǒng)的普通電機(jī)配合齒輪或滾珠絲杠驅(qū)動的控制系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足這些要求，因而由伺服控制器驅(qū)動伺服電機(jī)的控制方式和由變頻器控制三相電機(jī)的控制方式越來越多地被采納。如中國專利號CN 201020133064、CN 200920058093提供的系統(tǒng)中變頻器均由模擬信號輸出模塊控制，可編程邏輯控制器PLC與變頻器之間接線復(fù)雜，抗干擾能力差。中國專利號為CN 200710018944、CN2009201885;35提供的系統(tǒng)中可編程邏輯控制器PLC通過CAN 總線控制伺服驅(qū)動器，伺服控制器控制變頻器和伺服電機(jī)。這種方法雖然優(yōu)化了變頻器的接線及通信，但是每一個變頻器都需要由一個伺服驅(qū)動器來驅(qū)動，若使用的變頻電機(jī)較多， 則整臺設(shè)備的成本大大增加，并且這兩個專利并沒有給出如何在CAN總線下控制多臺變頻器的解決方案。傳統(tǒng)的拋光機(jī)控制系統(tǒng)存在如下技術(shù)問題1)傳統(tǒng)的拋光機(jī)主軸和拋光頭的轉(zhuǎn)動，以及拋光頭的進(jìn)給運(yùn)動都是由普通電機(jī)配合齒輪或滾珠絲杠驅(qū)動的，不能實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，在很大程度上制約了拋光效果和生產(chǎn)效率。 另外整套設(shè)備控制開關(guān)較多，人機(jī)交互性不強(qiáng)；2)可編程邏輯控制器PLC與變頻器之間一種連接方式是由模擬信號輸出模塊連接，這種方式下，PLC與變頻器二者之間的通信交互有限，抗干擾能力差；一種連接方式是由伺服驅(qū)動器連接，這種方式下，PLC與變頻器二者之間用CAN總線通信，但是由于引入了帶有RS485接口的伺服驅(qū)動器，增加了控制變頻電機(jī)的成本，并且這種方案可編程邏輯控制器PLC通過一個RS485接口只能連接控制一臺變頻器，當(dāng)有多臺變頻器需要控制時，并不適用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于設(shè)計一種拋光機(jī)控制系統(tǒng)，通過選擇控制器件間的連接方
3式，使拋光機(jī)系統(tǒng)總體網(wǎng)絡(luò)接線方式簡便，信息傳輸速率高，穩(wěn)定性強(qiáng)。優(yōu)化人機(jī)交互方式， 增強(qiáng)設(shè)備可操作性，操作簡潔直觀，人際交互性強(qiáng)，大幅減少設(shè)備控制開關(guān)數(shù)量。控制整臺設(shè)備成本，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，保證系統(tǒng)抗干擾能力的前提下，可編程邏輯控制器PLC與變頻器之間采用相對簡單的方式連接通訊，不需要額外添加模擬量輸出模塊或者是伺服控制器。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種拋光機(jī)控制系統(tǒng)，其包括，人機(jī)界面；可編程邏輯控制器，與人機(jī)界面之間通過RS232C通訊接口連接；二臺伺服驅(qū)動器，電性連接控制拋光機(jī)兩個拋光頭進(jìn)給位移的伺服電機(jī)，伺服驅(qū)動器分別電性連接可編程邏輯控制器；三臺變頻器，電性連接控制拋光機(jī)兩個拋光頭和工件主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的變頻電機(jī)；各變頻器之間通過RJ45接口連接，可編程邏輯控制器PLC通過RS485通信接口與各變頻器的RJ45接口連接，可編程邏輯控制器通過 Modbus協(xié)議實(shí)現(xiàn)對變頻器的控制。所述的人機(jī)界面與可編程邏輯控制器串行端口上的RS-232C選件板連接通信，對 PLC發(fā)送控制指令，并接收PLC數(shù)據(jù)，實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。利用可編程邏輯控制器的ModbUS-RTU主站功能，通過串行端口上擴(kuò)展的RS485端口與變頻器進(jìn)行Modbus串行通信，進(jìn)而控制三個變頻器Modbus從站。所述的變頻器之間利用RJ45擴(kuò)展口串行連接，通過Modbus協(xié)議實(shí)現(xiàn)可編程邏輯控制器對多臺變頻器的控制和監(jiān)視。在需要進(jìn)行拋光機(jī)主軸和兩個拋光頭轉(zhuǎn)速，以及兩個拋光頭的進(jìn)給速度調(diào)整時， 操作人員從人機(jī)界面直接輸入相應(yīng)的數(shù)度指令，由人機(jī)界面發(fā)出相應(yīng)的信號，通過可編程邏輯控制器PLC傳遞給三臺變頻器和兩個伺服驅(qū)動器，進(jìn)而控制三臺變頻電機(jī)和兩臺伺服電機(jī)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度的調(diào)整。同樣，主軸和兩個拋光頭的旋轉(zhuǎn)速度、兩個拋光頭的進(jìn)給位置和拋光機(jī)所有的報警信號也通過可編程邏輯控制器PLC傳遞給人機(jī)界面。操作人員可從人機(jī)界面讀取當(dāng)前主軸和兩個拋光頭的旋轉(zhuǎn)速度、兩個拋光頭的進(jìn)給位置和拋光機(jī)出現(xiàn)的報警。本實(shí)用新型采用一種基于現(xiàn)場總線技術(shù)的變頻器實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)。人機(jī)界面HMI與可編程邏輯控制器PLC串行端口上的RS-232C選件板連接通信，對PLC發(fā)送控制指令，并接收PLC數(shù)據(jù)，實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。利用可編程邏輯控制器PLC的Modbus-RTU簡易主站功能，通過串行端口上擴(kuò)展的RS485端口與變頻器進(jìn)行簡單的Modbus串行通信，進(jìn)而控制三個變頻器Modbus從站。接線方式簡單，滿足系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化要求。變頻器之間利用RJ45擴(kuò)展口串行連接，通過Modbus協(xié)議實(shí)現(xiàn)可編程邏輯控制器PLC對多臺變頻器的控制和監(jiān)視。采用彩色觸摸屏，在人機(jī)界面上能夠設(shè)置拋光機(jī)主軸和兩個拋光頭的轉(zhuǎn)速以及兩個拋光頭伺服電機(jī)的進(jìn)給速度，并能夠顯示拋光機(jī)主軸和兩個拋光頭的轉(zhuǎn)速和兩個拋光頭的實(shí)際位置。由此操作者能夠很方便的調(diào)節(jié)主軸和兩個拋光頭的轉(zhuǎn)速以及兩個拋光頭的進(jìn)給運(yùn)動速度，快速地使這些參數(shù)值達(dá)到最優(yōu)的比例設(shè)置。操作者只需要在第一次加工某一型號的工件時，修改這些參數(shù)，之后系統(tǒng)會自動記錄參數(shù)。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)報警時，在人機(jī)界面上能夠即時顯示報警原因，給出解決報警的意見。極大地增強(qiáng)設(shè)備的人機(jī)交互性。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于1)采用一種基于現(xiàn)場總線技術(shù)的變頻器實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)。人機(jī)界面HMI和可編程邏輯控制器PLC串行端口上的RS-232C選件板連接通信；可編程邏輯控制器PLC通過串行端口上擴(kuò)展的RS485端口與變頻器的RJ45端口連接串行通信，變頻器之間利用RJ45擴(kuò)展口串行連接；可編程邏輯控制器PLC與伺服驅(qū)動器分別通過驅(qū)動器的屏蔽控制電纜連接。拋光機(jī)系統(tǒng)總體網(wǎng)絡(luò)接線方式簡便，信息傳輸速率高，穩(wěn)定性強(qiáng)。 2)通過RJ45擴(kuò)展口串行連接可編程邏輯控制器PLC和變頻器，利用Modbus協(xié)議， 實(shí)現(xiàn)PLC對多臺變頻器的控制。充分利用了現(xiàn)有設(shè)備，無需添加附加設(shè)備，具有成本低，接線方式簡便的優(yōu)點(diǎn)。 3)利用觸摸屏優(yōu)化人機(jī)交互方式，增強(qiáng)設(shè)備可操作性，操作簡潔直觀，人際交互性強(qiáng)，大幅減少設(shè)備控制開關(guān)數(shù)量。4)控制整臺設(shè)備成本，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，保證系統(tǒng)抗干擾能力的前提下，可編程邏輯控制器PLC與變頻器之間采用相對簡單的方式連接通訊，不需要額外添加模擬量輸出模塊或者是伺服控制器。

圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1，本實(shí)用新型的一種拋光機(jī)控制系統(tǒng)，其包括，人機(jī)界面(HMI)I ；可編程邏輯控制器PLC 2，與人機(jī)界面1之間通過RS232C通訊接口連接；二臺伺服驅(qū)動器3、3’，電性連接控制拋光機(jī)兩個拋光頭1#、姊進(jìn)給位移的伺服電機(jī)4、4’，伺服驅(qū)動器3、3’分別電性連接可編程邏輯控制器2 ；三臺變頻器5、5’、5”，電性連接控制拋光機(jī)兩個拋光頭1#、2#和工件主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的變頻電機(jī)6、6’、6”；各變頻器5、5’、5”之間通過RJ45接口連接，可編程邏輯控制器2通過RS485通信接口與各變頻器5、5’、5”的RJ45接口連接，可編程邏輯控制器2通過Modbus協(xié)議實(shí)現(xiàn)對變頻器5、5’、5”的控制?？删幊踢壿嬁刂破鱌LC擴(kuò)展I/O與兩臺伺服驅(qū)動器連接；兩臺伺服電機(jī)分別與兩臺伺服驅(qū)動器連接，控制兩個拋光頭的進(jìn)給運(yùn)動。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向由可編程邏輯控制器PLC輸出的高速脈沖頻率和方向決定。利用Modbus-RTU簡易主站功能，改變?nèi)齻€變頻器的輸出頻率來改變變頻電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，變頻器的輸出頻率也由Modbus通信協(xié)議方式發(fā)送給可編程邏輯控制器PLC，再由RS232串口通信反饋在觸摸屏上。操作者在人機(jī)界面上能夠看到拋光機(jī)主軸的旋轉(zhuǎn)速度、兩拋光頭的旋轉(zhuǎn)速度和進(jìn)給位置。首次加工新工件時，操作者據(jù)此可方便快捷地調(diào)整拋光機(jī)主軸的旋轉(zhuǎn)速度、兩拋光頭的旋轉(zhuǎn)速度和進(jìn)給速度，使整個拋光機(jī)的動作完全匹配工件的加工，取得最好的加工效果。以后再加工同一型號的工件時，原則上只選擇工件類型即可。這樣在一定程度上簡化了操作步驟，方便了操作者使用。當(dāng)拋光機(jī)某處出現(xiàn)報警時，拋光機(jī)停止加工，人機(jī)界面自動切換至報警頁面，并顯示報警原因。操作者據(jù)此可排除故障。待故障完全排除后，拋光機(jī)方可繼續(xù)加工工件。
權(quán)利要求1. 一種拋光機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括， 人機(jī)界面；可編程邏輯控制器，與人機(jī)界面之間通過RS232C通訊接口連接；人機(jī)界面對可編程邏輯控制器發(fā)送控制指令，并接收可編程邏輯控制器數(shù)據(jù)，實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)；二臺伺服驅(qū)動器，電性連接控制拋光機(jī)兩個拋光頭進(jìn)給位移的伺服電機(jī)，伺服驅(qū)動器分別電性連接可編程邏輯控制器；三臺變頻器，電性連接控制拋光機(jī)兩個拋光頭和工件主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的變頻電機(jī)；各變頻器之間通過RJ45接口連接，可編程邏輯控制器通過RS485通信接口與各變頻器的RJ45 接口連接，可編程邏輯控制器運(yùn)用Modbus協(xié)議實(shí)現(xiàn)對變頻器的控制。
專利摘要一種拋光機(jī)控制系統(tǒng)，其包括，人機(jī)界面；可編程邏輯控制器，與人機(jī)界面之間通過RS232C通訊接口連接；二臺伺服驅(qū)動器，電性連接控制拋光機(jī)兩個拋光頭進(jìn)給位移的伺服電機(jī)，伺服驅(qū)動器分別電性連接可編程邏輯控制器；三臺變頻器，電性連接控制拋光機(jī)兩個拋光頭和工件主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的變頻電機(jī)；各變頻器之間通過RJ45接口連接，可編程邏輯控制器PLC通過RS485通信接口與各變頻器的RJ45接口連接，可編程邏輯控制器通過Modbus協(xié)議實(shí)現(xiàn)對變頻器的控制。本實(shí)用新型通過選擇控制器件間的連接方式，優(yōu)化人機(jī)交互方式，增強(qiáng)設(shè)備可操作性，操作簡潔直觀，人際交互性強(qiáng)，大幅減少設(shè)備控制開關(guān)數(shù)量。
文檔編號G05B19/18GK202075593SQ20112018809
公開日2011年12月14日 申請日期2011年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月7日
發(fā)明者徐善智, 戎麗園, 邢雨 申請人:上海三一精機(jī)有限公司