專利名稱：一種管排鋸機(jī)的自動控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種伺服電機(jī)與液壓平衡缸雙驅(qū)動的管排鋸機(jī)，特別涉及一種管排鋸 機(jī)的自動控制系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)使用的管排鋸機(jī)通常采用伺服電機(jī)與平衡缸雙驅(qū)動方式，但在伺服電 機(jī)與平衡缸同步控制、工進(jìn)位置設(shè)定和切割參數(shù)給定方面存在以下不足1、現(xiàn)有控制系統(tǒng)大多通過外部命令或自動命令對伺服電機(jī)和平衡缸同時作用來 達(dá)到同步控制，這樣會有多個命令在不同模式下對平衡缸進(jìn)行控制，這給調(diào)試及日后故障 排除帶來不便。另外，由于管排鋸在回參考點的過程中需要在參考點開關(guān)附近上下微動，顯 然用外部“回參考點”按鈕開關(guān)控制平衡缸是不合適的。2、現(xiàn)有控制系統(tǒng)都將工進(jìn)位置設(shè)定為一個常數(shù)，即每次都切到固定位置，這樣當(dāng) 管的半徑或根數(shù)不同時會造成“少切”或“多切”，少切的后果是管切不透而多切的后果是降 低了切割效率。3、現(xiàn)有控制系統(tǒng)的鋸切參數(shù)直接設(shè)定為主軸的轉(zhuǎn)速和伺服電機(jī)的進(jìn)給線速度，不 符合機(jī)械加工工藝的要求。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明要設(shè)計一種隨動性好、加工參數(shù)更加合 理的管排鋸機(jī)的自動控制系統(tǒng)及其控制方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種管排鋸機(jī)的自動控制系統(tǒng)，包括可編程控制器PLC、伺服控制器、直流調(diào)速器、 操作屏及低壓電氣器件，所述的可編程控制器PLC為整個profibus網(wǎng)絡(luò)的主站，并通過 profibus網(wǎng)絡(luò)總線與從站進(jìn)行連接；所述的從站包括直流調(diào)速器、伺服控制器、操作屏及 ET200M分布式I/O系統(tǒng)模塊，并通過ET200M分布式I/O系統(tǒng)模塊連接到遠(yuǎn)程數(shù)字量I/O模 塊；所述的直流調(diào)速器通過動力電纜控制主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并通過連接在主軸電機(jī)上的編 碼器反饋其轉(zhuǎn)速實際值，伺服控制器通過動力電纜控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速及行程，并通過西門子 專用電纜DRIVE-CLIQ來反饋電機(jī)速度、位置和溫度等信息。一種管排鋸機(jī)的自動控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟A、讀取數(shù)據(jù)可編程控制器PLC通過profibus網(wǎng)絡(luò)總線分別控制伺服電機(jī)的線速度、位置及主 軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并讀取伺服電機(jī)的實際線速度、位置及主軸電機(jī)的實際轉(zhuǎn)速、電流；B、控制平衡缸可編程控制器PLC通過遠(yuǎn)程數(shù)字量I/O模塊連接的中間繼電器來控制平衡缸的上 升和下降；C、計算工進(jìn)距離
將工進(jìn)位置設(shè)為一個隨加工鋼管的根數(shù)和半徑來改變的變量，設(shè)N為加工鋼管數(shù) 量，L為鋸在參考點時鋸片下沿到加工低面的距離，為一個可測量常數(shù)，則c = R-rb = (N-I) Xra = ^Jc2 -b2 = ^(R - rf -{N-Yfr2χ = R-r-a式中R為鋸片的半徑、r為鋼管的半徑；則工進(jìn)位置Lg =L + x + Ly=L + R-r-^{R-rf -{N-\fr2 +、，其中 Ly 為工進(jìn)裕量，可根據(jù)實際情況調(diào)整，通常為20mm ；D、設(shè)定切割參數(shù)切割參數(shù)設(shè)定為與鋸片性能緊密相關(guān)的兩個參數(shù)鋸片線速度V。和每齒進(jìn)給量 ν ；通過計算得出主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速η和伺服電機(jī)的進(jìn)給線速度Vs 設(shè)鋸片轉(zhuǎn)速 =，則主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速" = 1 =足一^伺服電機(jī)線速度K =Zvnd = 2πΚ2πκ式中，K為主軸傳動比，Z為鋸片齒數(shù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果1、本發(fā)明在伺服電機(jī)與平衡缸同步控制方面，伺服電機(jī)的控制方式不變，但平衡 缸的控制不受外部或自動命令影響，而直接取決于伺服電機(jī)的給定速度，當(dāng)給定速度大于 允許最小伺服線速度Vsmin時，平衡缸下降，同樣當(dāng)給定速度小于-Vsmin時，平衡缸上升。這 樣平衡缸的控制只受一個因素的影響，使控制程序變得簡單也易于故障的排除。2、由于本發(fā)明對工進(jìn)位置進(jìn)行計算，并使工進(jìn)位置就隨鋼管根數(shù)N和鋼管半徑r 的變化而變化，在保證把管切斷的情況下減少鋸空走的距離，提高了切割效率。3、由于本發(fā)明通過判斷伺服電機(jī)的給定速度來控制平衡缸的升降；通過加工鋼管 的根數(shù)及半徑來控制工進(jìn)的距離；鋸切時的參數(shù)設(shè)置變?yōu)檫M(jìn)給量設(shè)定，其與鋸片的切割性 能緊密相關(guān)，從而使加工參數(shù)更加合理。


本發(fā)明共有附圖2幅，其中圖1是本發(fā)明的組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的工進(jìn)距離計算圖。圖中1、可編程控制器PLC，2、遠(yuǎn)程數(shù)字量I/O模塊，3、直流調(diào)速器，4、伺服控制 器，5、主軸電機(jī)，6、伺服電機(jī)，7、平衡缸，8、操作屏。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步地描述。如圖1-2所示，一種管排鋸機(jī)的自動 控制系統(tǒng)，包括可編程控制器PLC1、伺服控制器4、直流調(diào)速器3、操作屏8及低壓電氣器件，所述的可編程控制器PLCl為整個prof ibus網(wǎng)絡(luò)的主站，并通過prof ibus網(wǎng)絡(luò)總線與從站 進(jìn)行連接；所述的從站包括直流調(diào)速器3、伺服控制器4、操作屏8及ET200M分布式I/O系 統(tǒng)模塊，并通過ET200M分布式I/O系統(tǒng)模塊連接到遠(yuǎn)程數(shù)字量I/O模塊2 ；所述的直流調(diào) 速器3通過動力電纜控制主軸電機(jī)5的轉(zhuǎn)速，并通過連接在主軸電機(jī)5上的編碼器反饋其 轉(zhuǎn)速實際值，伺服控制器4通過動力電纜控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速及行程，并通過西門子專用電纜 DRIVE-CLIQ來反饋電機(jī)速度、位置和溫度等信息?！N管排鋸機(jī)的自動控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟A、讀取數(shù)據(jù)可編程控制器PLCl通過profibus網(wǎng)絡(luò)總線分別控制伺服電機(jī)6的線速度、位置 及主軸電機(jī)5的轉(zhuǎn)速，并讀取伺服電機(jī)6的實際線速度、位置及主軸電機(jī)5的實際轉(zhuǎn)速、電 流；B、控制平衡缸7可編程控制器PLCl通過遠(yuǎn)程數(shù)字量I/O模塊2連接的中間繼電器來控制平衡缸 7的上升和下降；C、計算工進(jìn)距離將工進(jìn)位置設(shè)為一個隨加工鋼管的根數(shù)和半徑來改變的變量，設(shè)N為加工鋼管數(shù) 量，L為鋸在參考點時鋸片下沿到加工低面的距離，為一個可測量常數(shù)，則c = R-rb = (N-I) Xra = yj c2 -b2 = ^(R-rf -{N-Yfr2χ = R-r-a式中R為鋸片的半徑、r為鋼管的半徑；則工進(jìn)位置Lg =L + x + Ly=L + R-r-^J(R-r)2-(N-Ifr2 +、，其中 Ly 為工進(jìn)裕量，可根據(jù)實際情況調(diào)整，通常為20mm ；D、設(shè)定切割參數(shù)切割參數(shù)設(shè)定為與鋸片性能緊密相關(guān)的兩個參數(shù)鋸片線速度V。和每齒進(jìn)給量 ν ；通過計算得出主軸電機(jī)5的轉(zhuǎn)速η和伺服電機(jī)6的進(jìn)給線速度Vs 設(shè)鋸片轉(zhuǎn)速 =，則主軸電機(jī)5的轉(zhuǎn)速"= Knd =K^- πκ伺服電機(jī)6線速度V5 = Zvnd =2πΚ式中，K為主軸傳動比，Z為鋸片齒數(shù)。本發(fā)明的工作過程如下首先根據(jù)實際加工情況在操作屏8上輸入鋼管的根數(shù)、 鋼管半徑、切割線速度、每齒進(jìn)給量、鋸片半徑和鋸片齒數(shù)。按下自動運(yùn)行，可編程控制器 PLCl自動計算出切割時主軸電機(jī)5的轉(zhuǎn)速、伺服電機(jī)6的線速度及工進(jìn)距離。主軸啟動、夾 鉗加緊，可編程控制器PLCl給定伺服電機(jī)6速度和工進(jìn)位置，同時平衡缸7隨之下降，進(jìn)行切割。當(dāng)達(dá)到工進(jìn)距離后可編程控制器PLCl給定伺服電機(jī)6返回命令同時平衡缸7隨之 上升，直到返回參考點。
權(quán)利要求
1.一種管排鋸機(jī)的自動控制系統(tǒng)，包括可編程控制器PLC(l)、伺服控制器(4)、直流調(diào) 速器(3)、操作屏(8)及低壓電氣器件，其特征在于所述的可編程控制器PLC(I)為整個 profibus網(wǎng)絡(luò)的主站，并通過profibus網(wǎng)絡(luò)總線與從站進(jìn)行連接；所述的從站包括直流調(diào) 速器(3)、伺服控制器(4)、操作屏(8)及ET200M分布式I/O系統(tǒng)模塊，并通過ET200M分布 式I/O系統(tǒng)模塊連接到遠(yuǎn)程數(shù)字量I/O模塊(2)；所述的直流調(diào)速器(3)通過動力電纜控 制主軸電機(jī)(5)的轉(zhuǎn)速，并通過連接在主軸電機(jī)(5)上的編碼器反饋其轉(zhuǎn)速實際值，伺服控 制器(4)通過動力電纜控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速及行程，并通過西門子專用電纜DRIVE-CLIQ來反饋 電機(jī)速度、位置和溫度等信息。
2.一種如權(quán)利要求1所述的管排鋸機(jī)的自動控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于包括 以下步驟A、讀取數(shù)據(jù)可編程控制器PLC(I)通過profibus網(wǎng)絡(luò)總線分別控制伺服電機(jī)(6)的線速度、位置 及主軸電機(jī)(5)的轉(zhuǎn)速，并讀取伺服電機(jī)(6)的實際線速度、位置及主軸電機(jī)(5)的實際轉(zhuǎn) 速、電流；B、控制平衡缸(7)可編程控制器PLC(I)通過遠(yuǎn)程數(shù)字量I/O模塊⑵連接的中間繼電器來控制平衡缸 (7)的上升和下降；C、計算工進(jìn)距離將工進(jìn)位置設(shè)為一個隨加工鋼管的根數(shù)和半徑來改變的變量，設(shè)N為加工鋼管數(shù)量，L 為鋸在參考點時鋸片下沿到加工低面的距離，為一個可測量常數(shù)，則c = R-rb = (N-I) Xr
全文摘要
本發(fā)明公開了一種管排鋸機(jī)的自動控制系統(tǒng)及其控制方法，所述的系統(tǒng)包括可編程控制器PLC、伺服控制器、直流調(diào)速器、操作屏及低壓電氣器件，所述的可編程控制器PLC為整個profibus網(wǎng)絡(luò)的主站，并通過profibus網(wǎng)絡(luò)總線與從站進(jìn)行連接；所述的從站包括直流調(diào)速器、伺服控制器、操作屏及ET200M分布式I/O系統(tǒng)模塊，并通過ET200M分布式I/O系統(tǒng)模塊連接到遠(yuǎn)程數(shù)字量I/O模塊。所述的方法包括讀取數(shù)據(jù)、控制平衡缸、計算工進(jìn)距離和設(shè)定切割參數(shù)四個步驟。本發(fā)明使控制程序變得簡單也易于故障的排除，提高了切割效率。本發(fā)明通過判斷伺服電機(jī)的給定速度來控制平衡缸的升降，從而使加工參數(shù)更加合理。
文檔編號G05B19/418GK102053604SQ201010566800
公開日2011年5月11日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者周世揚(yáng), 馬麗, 高國鴻 申請人:大連三高重工設(shè)備有限公司