CN100384588C - 折弯机的控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种折弯机自动控制系统，包括控制器、装有专用驱动器的电控柜，包括用于位置检测的X轴、Y轴光电编码器及折弯机专用控制器，其中X轴光电编码器设在后挡料位置、Y轴光电编码器设在挡块位置；所述驱动器连接控制后挡料和挡块运动位置的驱动电机，检测后挡料和挡块的实际位置光电编码器的信号输出连接微处理器控制器；控制器根据机床电器的信号和光电编码器的信号，并结合用户的设置的常数、参数、程序来控制专用驱动器的动作及控制滑块的继电器信号的输出。对滑块的控制逻辑由系统软件完成，取代了PLC的功能，简化了结构节约了成本，中英文可选，公英制切换。

Description

折弯机的控制方法和系统

技术领域

本发明涉及一种折弯机控制方法和系统。

背景技术

目前，国内折弯机所配的控制系统多为国外控制系统价格较高，而国产的系统虽然价格相对平易但人机界面不友好(多为数码管显示)，且大部分只能位置编程，不能进行角度编程，以至编程不直观，易产生废料。国内的控制器一般不带有模具库功能频繁更换模具不方便，不能进行滑块控制，需要外接PLC或者是复杂的继电器电路，提高了成本降低了可靠性，且不易实现一些专用控制算法，所以对折弯机的调整控制不方便，控制效果不理想。因此人们迫切需要一种既能定位又能控制滑块，并且带有模具库功能，能进行角度编程且具有友好的人机界面，价格合适的专用折弯控制系统。

折弯机包括：机架、设置于机架上部的滑块、固定于滑块下方的上模、设置于机架下部的后挡料和档块、设置于机架下部的工作台上的下模，还包括驱动滑块上下运动的滑块驱动系统，滑块驱动系统通过液压或其它动力。典型的扭轴折弯机滑块动力由液压系统组成，系统通过控制电磁阀的动作控制滑块动力。

发明内容

本发明的目的是推出一种集多种功能于一身的折弯机控制方法及控制系统，具有良好的性价比，适合扭轴折弯机的控制，调试方便，操作简单，工作可靠。具有较高的精度。

一种折弯机控制方法，设有专用折弯机的微处理器控制器，同时包括装有专用控制电机的驱动器，并设有用于检测X轴位置的后挡料光电编码器、Y轴位置的挡块光电编码器，光电编码器同时检测后挡料和挡块的实际位置；专用折弯机控制器采集光电编码器的信号，并结合设置的常数、参数、程序来控制电机专用驱动器的动作，从而控制后挡料和挡块的位置，同时输出控制设置于机架上部的滑块的继电器信号。

所述对后挡料和挡块位置控制，通过专用折弯控制器给专用驱动器(从而控制三相电机)的正反转信号、高低速信号、停止信号以及给电器控制柜的信号并结合光电编码器的信号来控制某一个电机的运转状态，进行后挡料、挡块的定位，而高低速转换距离、电机自由停止距离都可以通过参数设置，这样使得系统能够适应不同机床的使用。

本发明控制系统的组成如下：包括折弯机的微处理器控制器、装有专用驱动器的电控柜，其特征还包括用于位置检测的X轴、Y轴光电编码器及折弯机专用控制器，其中X轴光电编码器设在后挡料位置、Y轴光电编码器设在挡块位置；所述驱动器连接控制后挡料和挡块运动位置的驱动电机，检测后挡料和挡块的实际位置光电编码器的信号输出连接微处理器控制器；专用折弯控制器一面采集来自机床电器的信号，一面采集光电编码器的信号，并结合用户的设置的常数、参数、程序来控制专用驱动器的动作及控制滑块的继电器信号的输出。滑块驱动系统由液压或伺服电机等构成。光电编码器的信号经光电编码器电路到微处理器控制器(单片机最小系统)，微处理器或存储器存有专用控制程序以及用户输入的加工程序。

通过折弯机专用控制器给驱动器信号来控制电机，电机带动挡料和挡块的运动，采集光电编码器的信号来计算出挡料和挡块的位置，当挡料和挡块距离编程距离较远时，控制驱动器带动电机高速运转，当挡料和挡块距离编程距离较近时控制区动器低速运转，当快要到达编程位置让电机自由停止靠惯性定位，高低速转换的距离、自由停止的距离作为机床参数不同的床子需要进行调试，以保证定位的精度，这是如何进行精确定位的原理。

本发明方法还包括：每次折弯机都是先完成Y轴定位，然后再进行X轴定位，最后进行折弯，因此我们可以用一台驱动器带两台电机具体的做法驱动器的输出接两组接触器，每组接触器接一台电机，接触器的通断有折弯机专用控制来控制，这样当我们需要运转X轴电机，就先关闭Y轴电机的那一组接触器，然后接通X轴电机的那一组接触器，如上所述我们可以实现X轴、Y轴的分别定位。

在X轴上专用折弯控制器可以进行螺距误差补偿，来提高X轴方向上的定位度精度。

本发明的工作原理：

包括它对滑块的操作方式有点动、单次、连续。点动和连续工作方式只有当内部机床参数“连续方式设置”和“点动方式设置”都为“1”时，才有可能处于该方式下工作，用户通过面板上的3段拨段开关来选择系统的工作方式。点动有效时，踩着“下行”时滑块可能快下或工进，松开后滑块不动作，“点动设定”为“0”时，快下到达“变速点”后工进，“点动设定”为“1”时工进；踩着“上行”时滑块回程，松开后滑块不动作。单次有效时，且X轴、Y轴都到位，踩着“下行”不松则滑块完成一个工步的折弯动作后，必须松开一下脚踏，否则在下一次到位时滑块将不动作。连续有效时，在X轴、Y轴都到位时，踩一下“下行”，在每次X轴、Y轴到位时，无需一直踩着脚踏滑块即可完成折弯动作。

只有当用户输入合法的螺距误差补偿表时，折弯专用控制器才会进行螺距误差补偿的计算，首先计算有几组有效的螺距误差补偿表，然后采用线性插值的办法计算每一点螺距误差。

1、螺距误差补偿是当用户输入正确的一组补偿数据时即对实际位置根据补偿数值进行相应的调整用户可以在公制下输入补偿数据也可以在英制输入补偿数据，只要用户输入的数据正确即可。

2、码盘就是光电编码器，而角度编程是指用户编程输入的是角度，系统根据编程的角度计算出要折出这一角度滑块应该到达的位置，这里的角度编程是一种算法，这种算法不需要角度检测。

当X、Y都已到位时扫描与滑块动作相关的机床电机信号，并根据这些信号输出阀的控制信号(“快下”、“工进”、“卸荷”、“回程”、“压力”)，当有“脚踏下行”信号输入时，输出“快下”信号，当输出“快下”后，有“变速点”信号输入，则关闭“快下”，输出“工进”信号并启动“折弯延时”，有“夹紧点”输入后，“逃料前延时”启动，当“逃料前延时”完成则X轴电机退让(逃料)，“工进”信号的输出状态取决于机床参数“逃料方式”，0选择逃料和工进同时进行，1选择在逃料结束后再继续工进。当“折弯延时”结束时关闭“工进”输出“卸荷”并启动“卸荷延时”，当“卸荷延时”结束，关闭“卸荷”，输出“回程”，当有“上死点”输入，“回程”结束，在每个阀的信号输出改变时，关闭“压力”输出并启动“压力阀换向延时”，在延时结束后输出“压力信号”。在“卸荷”结束后如有“换步”信号输入则开始执行下一步程序，先进行X轴、Y轴的定位，在进行阀的控制信号输出，这样程序一步一步按顺序执行，当执行完最后一步程序返回第一步程序执行，用户可以指定从第几步开始运行。通常这些信号是输出到电控柜中的继电器的线圈，而继电器控制电磁阀是否通电。

本发明的优点：

1、采用一台驱动器控制两台交流电机的方式成本大大低于两套伺服系统的价格，由于采用了马盘反馈，精度上高于步进电机系统，使得该系统有极高的性价比。

2、用液晶显示快捷键操作(一个键对应一个界面)的方式使得操作简单、易学，操作者不需要特殊培训。

3、对阀的逻辑控制全部由专用折弯机控制器完成，集成了PLC功能，减少了系统的元件和连线，提高了系统的可靠性。

4、具有模具库功能，更换模具只要重新选择一下模具号即可，使得调试使用更方便。

5、可以采用角度编程，使得用户编程更直观，操作更简单、调试更方便。

6、本发明用于扭轴折弯机，当然也可以用于其它折弯机。

附图说明

图1为本发明系统结构示意图

图2为本发明电路框图

图3为本发明微处理器电路图

图4为本发明存储器和外设电路图

图5为本发明具有功能模块的控制程序框图

图6为本发明按键扫描流程图

图7为本发明显示处理流程图

图8为本发明角度编程的流程图

图9为本发明滑块控制流程图

图10为本发明螺距误差补偿流程图

图11为本发明脉冲当量计算得到距离的流程图

图12为本发明驱动控制流程图

具体实施方式

如图1所示，本发明包括X轴光电编码器1，折弯专用控制器2，Y轴光电编码器3，机床电器输入4，电控柜5，装在电控柜里的专用驱动器6，驱动滑块的电磁阀组7，X轴电机8，Y轴电机9。

机床电器输入4包括控制方式1、控制方式2、油泵启动信号、上死点、变速点、夹紧点、下死点、脚踏上行、脚踏下行、编程锁、换步信号、X轴前限位、X轴后限位、Y限位、Y轴后限位、安全光幕。其中控制方式1和控制方式2是用来选择滑块的工作方式：单次、连续、点动。

当折弯专用控制器接收到油泵启动信号，系统就可以工作了，只要不处于点动工作状态系统即可按启动手动运行或自动运行，启动后若滑块不在上死点位置则首先控制滑块回程到上死点位置，然后控制Y轴电机动作使得挡块到位，然后切换到X轴电机动作使得后挡料到位。

折弯专用控制器2在进行X轴、Y轴定位时首先确定是哪个轴的定位控制，然后折弯专用控制器2控制电控柜5的接触器来控制对应的电机动作，接着根据X轴光电编码器1，Y轴光电编码器3反馈回来的数值得到当前实际位置，若当前实际位置离编程位置较远，则折弯专用控制2控制专用驱动器6高速运转，当接近编程位置时折弯专用控制2控制专用驱动器6低速运转，但快到位时专用驱动器使得电机自由停止靠惯性定位，实际位置到编程位置什么距离高速运转，什么距离低速运转，什么距离自由停止这些都可以通过参数设置，这就是的系统可以适合不同的机床。

当X轴到位后且光幕信号正常有“脚踏下行”信号输入，折弯专用控制器2则输出“快下”到电控柜5，使得对应“快下”的电磁阀通电，产生快下动作。

当滑块到达变速点后，折弯专用控制器2关闭“快下”输出“工进”到电控柜5，使得对应“工进”的电磁阀通电，开始工进，并且折弯专用控制器2启动折弯延时。

当折弯延时到，折弯专用控制器2关闭“工进”输出“卸荷”到电控柜5，来释放“工进”引起的压力，并启动卸荷延时。

卸荷延时到，折弯专用控制器2关闭“卸荷”输出回程到电控柜5，使得对应的电磁阀通电，开始回程。

回程时若有换步信号则折弯专用控制器2开始X、Y轴的下一步定位，回程滑块碰到上死点一个折弯工步完成，X、Y轴到位后折弯专用控制器2控制滑块新一步的折弯。

当滑块往下运动时有安全光幕信号输入，折弯专用控制器2在滑块“快下”或“工进”，使得滑块暂停动作，当安全光幕信号撤除时滑块继续动作，在“单次”工作状态时，任何时候折弯专用控制器2接受到“脚踏上行”滑块都回程到上死点，在“连续”工作状态时折弯专用控制器2第一次接受到“脚踏上行”滑块动作暂停，第二次再回程到上死点。在“连续”工作状态时滑块的动作只需要折弯专用控制器2接受到“脚踏下行”一次即可一直运行。

如图2所示，折弯专用控制器的硬件有按键显示电路、单片机最小系统、I/O接口电路组成。I/O接口电路包含X轴编码器电路、Y轴编码器电路和输入输出电路组成。编码器信号经编码器电路到单片机最小系统，机床I/O信号经输入输出接口电路到单片机最小系统。单片机最小系统中存有控制程序，以实现对折弯机控制。

如图3、4所示，单片机最小系统由单片机IC1，flash存储器IC5，SRAM存储器IC4、IC5，可编程器件IC2，复位芯片IC9和晶振Y1，Y2组成。其中IC2为可编程器件是用来进行地址译码、数据选通、光电编码器解码。IC11位开关芯片给整个系统提供5V供电，IC15为三端稳压块给光电编码器供电，IC12为三端稳压块给液晶屏供电，IC14为DC-DC芯片给单片机提供3.3V供电。IC3为液晶驱动芯片，IC8为存储器给液晶驱动芯片提供数据缓存。其它器件所组成的电路为常见电路在此不再说明。

单片机最小系统内的控制程序实现了X轴、Y轴定位和滑块控制等功能。

如图5所示，控制程序分为如下功能模块：

1、程序初始化模块：程序内部初始化。2、主程序模块。3、定时中断模块。4、掉电中断模块。5、外部中断模块。

主程序又包括如下3个模块：

A 扫描键盘处理程序；B 滑块控制；C 各种界面下的显示和其他处理定时中断包括如下几个模块：

A 读取光电编码器数值计算位置当量。B 螺距误差补偿。

C 各种延时处理。D 驱动控制。E 电机切换。

控制程序按如下方式运行

折弯专用控制器上电后首先执行程序初始化，接下来执行主程序模块，各种中断程序。

下面对主程序模块作进一步说明：

图6所示的是按键扫描流程图，逐行输出低电平然后读入列数据判断哪一列为低根据对应的行列数值计算出键值，相同键值数据是否维持20ms以上若是则键值为真实输入的键值数据。

图7所示的是显示处理流程图，根据扫描得到快捷键的键值改变界面号，根据界面号进入不同的界面进行不同的界面处理程序，首先判断该界面是否是切换画面后的第一次显示，若是则显示该界面号的主体显示，若否则进行各个按键在该界面号下的按键处理，如方向键、数字键、回车键的处理。

图8所示的是角度编程的流程图，整个流程详细介绍了如何间用户的角度编程转换成位置编程。

图9所示的是滑块控制，只有当如图7的一系列条件满足时才能进入控制花块的控制流程，整个控制流程按照“快下”“工进”“卸荷”“回程”这样的工作顺序来控制滑块运动。

下面对定时中断进行说明：

图10所示的是螺距误差补偿，只有当用户输入合法的螺距误差补偿表时，折弯专用控制器才会进行螺距误差补偿的计算，首先计算有几组有效的螺距误差补偿表，然后采用线性插值的办法计算每一点螺距误差。

图11所示的脉冲当量计算根据用户设定的比例因子，光电编码器的读数来计算当前位置。

图12所示的是驱动控制，驱动控制分为手动控制，自动控制。定位方式分为单边定位、双边定位，每次启动运行时总是先定为Y轴然后在执行X轴。

光电编码器EPC-755A，在角度测量、位移测量时抗干扰能力很强，并具有稳定可靠的输出脉冲信号，且该脉冲信号经计数后可得到被测量的数字信号。光电编码器实际使用的鉴相与双向计数电路，鉴相电路用1个D触发器和2个与非门组成，计数电路用3片74LS193组成。

Claims (6)

1.一种折弯机控制方法，设有专用折弯机的微处理器控制器，同时包括装有专用控制电机的驱动器，并设有用于检测X轴位置的后挡料光电编码器、Y轴位置的挡块光电编码器，光电编码器同时检测后挡料和挡块的实际位置；专用折弯机控制器采集光电编码器的信号，并结合设置的常数、参数、程序来控制电机专用驱动器的动作，从而控制后挡料和挡块的位置，同时输出控制设置于机架上部的滑块的继电器信号，其特征在于：所述后挡料和挡块位置控制，通过专用折弯控制器给专用驱动器控制三相电机的正反转信号、高低速信号、停止信号以及给电器控制柜的信号并结合光电编码器的信号来控制某一个电机的运转状态，进行后挡料、挡块的定位，而高低速转换距离、电机自由停止距离都通过参数设置，即通过折弯机专用控制器给出驱动器信号来控制电机，电机带动挡料和挡块的运动，通过采集光电编码器的信号来计算出挡料和挡块的位置，当挡料和挡块距离编程距离较远时，控制驱动器带动电机高速运转，当挡料和挡块距离编程距离较近时控制区动器低速运转，当快要到达编程位置让电机自由停止靠惯性定位，高低速转换的距离、自由停止的距离作为参数不同的机床的需要进行调试，以保证定位的精度；

每次折弯机都是先完成Y轴定位，然后再进行X轴定位，最后进行折弯，且用一台驱动器带两台电机：驱动器的输出接两组接触器，每组接触器接一台电机；当运转X轴电机，就先关闭Y轴电机的那一组接触器，然后接通X轴电机的那一组接触器；实现X轴、Y轴的分别定位；在X轴上专用折弯控制器进行螺距误差补偿，来提高X轴方向上的定位度精度。

2.根据权利要求1所述的折弯机控制方法，其特征是微处理器中的控制程序由程序初始模块、主程序模块、定时中断模块、外部中断模块、掉电处理中断构成；所述主程序模块包括LED处理、键盘处理和显示处理、滑块逻辑控制程序、角度编程、模具库管理、公英制转换；所述定时中断模块每隔1ms执行一次，依次是读取光电编码器数值，位置当量转换、螺距误差补偿、各种延时计算、实时控制专用驱动器；外部中断模块在搜索到参考点后将用用户的编程值修改当前位置。

3.根据权利要2所述的折弯机控制方法，其特征是用户采用角度编程，而折弯机自动控系统会根据用户所输入的机床参数和模具、材料、板宽、板厚自动计算出位置编程值。

4.根据权利要求2所述的折弯机控制方法，其特征是用户选择不同的模具来进行加工，模具分为上模、下模，每副上模用户需要输入高度、角度；每副下模需要输入高度、角度、开口、半径，用于编写加工程序时只要选择对应的模具号即可。

5.根据权利要求2所述的折弯机控制方法，其特征是用户选择毫米或英寸作为长度单位。

6.根据权利要求3所述的折弯机控制方法，其特征是系统掉电时能保存当前位置，系统上电时位置数值是上一次停电时的位置。

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