CN101776886A - 一种动力电池极片数控激光切割控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种动力电池极片数控激光切割控制系统，控制激光切割机对动力电池极片进行切割，包括一台工业控制计算机，所述的工业控制计算机设置有PCI总线，在所述的PCI总线上连接有PMAC运动控制器，所述的PMAC运动控制器内设置有伺服信号转接板，所述的伺服信号转接板分别连接所述的激光切割机的伺服驱动器。本发明由于采用的工业控制计算机和PMAC运动控制器都是标准可编程部件，其升级换代方便，且稳定可靠、实时性好、精度高、操作简易。
Description
技术领域
本发明涉及数控激光切割控制领域，特别涉及一种利用可编程多轴控制器控制作为系统的核心处理器对动力电池极片进行激光切割的切割控制系统。
背景技术
制造大动力电池时，需要进行叠片工艺，需要把正负极材料----铜箔铝箔进行切边，目前大多是用刀模或者滚模来切割，但多会出现切边不均匀，掉粉，有毛刺等多个难题，最后导致出来的电池容量不一，容易造成不合格品。因此，现在市场上有激光机专门对电池极片进行切割，该激光切割机是由数控系统来控制的，但是，数控系统如同计算机硬件一样更新换代愈来愈快。这种发展也给用户带来了极大的困难和浪费。原因是旧型号的备件难于购买，造成数控系统的维护代价太高，同时，技术的快速更新也使得用户手中的许多系统赶不上需求的发展。这些因素促使用户进行系统的更新换代，但是，这种更新的代价是很高的，而且仍不免有淘汰的危险。对于专用设备和特种设备，用户更难找到合适的系统来进行设备的数控改造。在我国数控市场大部分依赖进口的状况下，这些矛盾尤为突出。
传统数控系统用户所遇到的问题：
1)设备维护成本高：由于传统数控系统必须依赖系统制造商的备件，尤其是老产品的备件购买很困难；
2)设备管理、使用困难：由于存在不同品牌，不同年代的产品；
3)升级、更新困难：大部分须连带伺服系统更换，代价太高；
4)功能大量浪费：用户不能对系统功能进行增删，对功能利用不足，造成使用性能与价格比不高；
5)改造非常困难：不能为用户配置专用的控制器，用户也不能在通用的控制器中加入自己的专有功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种动力电池极片数控激光切割控制系统，控制激光切割机对动力电池极片进行高可靠性的切割，使其稳定可靠、实时性好、精度高、操作简易、方便升级。
本发明为完成其技术目的所采用的技术方案是：一种动力电池极片数控激光切割控制系统，控制激光切割机对动力电池极片进行切割，包括一台工业控制计算机及相关软件，所述的工业控制计算机设置有PCI总线，在所述的PCI总线上连接有PMAC运动控制器，所述的PMAC运动控制器内设置有伺服信号转接板，所述的伺服信号转接板分别连接所述的激光切割机的伺服驱动器。
进一步的，上述的一种动力电池极片数控激光切割控制系统中：所述的PMAC运动控制器采用DSP56300处理器。
进一步的，上述的一种动力电池极片数控激光切割控制系统中：所述的工业控制计算机为一种嵌入式工业控制计算机。
更进一步的，上述的一种动力电池极片数控激光切割控制系统中：还包括反馈电路，所述的反馈电路包括设置在所述的激光切割机上的传感器、限位开关和检测装置，所述的传感器、限位开关和检测装置的输出经过A/D信号转换板进行/D转换后，输入到所述的工业控制计算机中，在所述的计算机内进行处理，对所述的PMAC运动控制器进行控制。
本发明由于采用的工业控制计算机和PMAC运动控制器都是标准可编程部件，其升级换代方便，且稳定可靠、实时性好、精度高、操作简易。
以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。
附图说明
图1为本发明实施例系统框图。
具体实施方式
如图1所示：一种动力电池极片数控激光切割控制系统，控制激光切割机对动力电池极片进行切割，包括一台工业控制计算机及相关的，所述的工业控制计算机设置有PCI总线，在所述的PCI总线上连接有PMAC运动控制器，所述的PMAC运动控制器内设置有伺服信号转接板，所述的伺服信号转接板分别连接所述的激光切割机的伺服驱动器。本实施例中，PMAC运动控制器采用DSP56300处理器，工业控制计算机为一种嵌入式工业控制计算机。
本实施例中PMAC(Programmable Multi-Axis Controller)是一种可编程多轴运动控制器，它采用DSP56300处理器作为CPU，可以实现最多8个坐标系同时运动，可以通过存储在其内部的程序单独操作，使用PMAC作为动力电池极片数控激光切割控制器，物理结构可以大大简化，系统设计和调试过程也变得更简单。控制软件通过调用PComm32中的函数实现对PMAC的控制，PComm32包括PMAC1dll、PMAC1VXD、PMAC1SYS 3部分，利用其提供的动态链接库并结合Visual C++编程，通过调用动态链接库提供的OpenPmacDevice( )、CloseP2macDevice( )、PmacGetResponse( )、PmacFlush( )等函数，PC机将每个动作的相关数据以ASC II码指令的形式发送至PMAC，从而实现控制软件与PMAC之间的命令和信息交换。
本实施例中采用PMAC运动控制器作为系统的核心处理器，为了实现PMAC多轴控制功能，设置在工业控制计算机即工控机内，在PMAC板上扩展相应的I/O接口板，同时采用工控机、伺服电机、伺服驱动单元、编码器以及相应的传感器、限位开关和检测装置，构成一套完整的开放式数控激光切割控制系统。这里的编码器为伺服电机安装到驱动器上的，用于对伺服电机进行控制，传感器、限位开关和检测装置设置在激光切割机上用来将切割机上的状态反馈给本控制系统，传感器、限位开关和检测装置的输出经过A/D信号转换板进行/D转换后，输入到所述的工业控制计算机中，在所述的计算机内进行处理，对所述的PMAC运动控制器进行控制。
本实施例是通过以下技术方案实现的，嵌入式工业控制计算机、PMAC运动控制器、I/O接口板、伺服电机、人机通讯设备、控制面板。嵌入式工业控制计算机与PMAC运动控制器通过PCI总线相连接，并与系统外部的交流伺服电机构成伺服半闭环系统，担负着命令切割台架按照运动轨迹切割运行的任务，同时也起着速度控制、中断信号处理等作用；二是嵌入式工业控制计算机与I/O接口板通过PCI相连接，实现一系列开关量的输出控制任务，同时也担负着切割台架限位开关信号读入的任务；三是嵌入式工业控制计算机与人机通讯设备，它们之间通过显示接口、闪存盘接口、键盘接口、软盘驱动器相连，这些接口集成在嵌入式工业控制计算的主板上，这些部门用于实现人机通讯操作。
本实施例中PMAC运动控制器具体特点如下：
1)采用PCI专用接口芯片，通过PCI总线与嵌入式工业控制计算机相连；
2)采用DSP56300处理器作为CPU，完成伺服电机控制的任务，可进行直线和圆弧线段的插补，能实现S形加速减速控制，抛物线、B样条曲线运算。此外，PMAC可单独运行其内部的程序，也可执行运动程序和PLC程序，支持G2代码，进行伺服环更新并以串口、总线两种方式与主CPU进行通讯，自动对任务的优先级别进行判断，进行实时的多任务处理，这样就大大减轻了主机的负担，从而提高整个系统的运行速度和控制精度；
3)加工文件代码为伺服系统识别的“G”代码，由人机通讯部分输入，存放在嵌入式工业控制计算机的内存中。人工通信部分为工控机的键盘、通信接口和移动存储介质。随后，嵌入式工业控制计算机快速将这些信息分别传送给PMAC运动控制器和I/O接口板。PMAC运动控制器与交流伺服电机的驱动装置相连，按照嵌入式工业控制计算机发出的指令，将脉冲控制信号发送给电机驱动器，实现对切割台架运动轨迹的控制和速度控制。同时，嵌入式工业控制计算机将开关量信息通过PCI总线传递给I/O接口板来控制外部继电器的通断。
与现有系统相比，本实施例具有以下特点：嵌入式工业控制计算机稳定可靠，能够实现高效、高精度的进行运动控制，实时性强且便于升级，并且是可编程的，大大增加了运动控制器功能控制的灵活性，能够很好地满足切割工艺的特殊要求。
现在用户在数控改造时所希望的解决方案：
1)节约改造成本：尽量能利用用户手中的设备资源，降低改造的范围；控制器在满足用户需求的前提下不造成功能的浪费；
2)不造成使用、维护的困难：保持用户界面风格的统一性，采用用户习惯的操作方式或用户自己设计的人机界面；标准化的硬件配置使配件价格较低，开放式的设计使用户容易解决故障；
3)可靠性高：采用模块化结构使故障影响范围减小，改造后的维护成本低；
4)适应发展的需要：随着市场对产品的需求越来越趋向个性化，当代制造业必然要面向多品种、小批量生产。为适应这种生产模式，数控系统技术必须适应DNC、CAD、CAM及CIMS的发展；
5)满足用户专用设备的控制要求：通用CNC系统不具备的功能或应用通用CNC系统代价太高。
利用本实施例的数据系统可以很好地解决用户的方案。
本实施例中数控系统中的PMAC运动控制器安插在嵌入式工业控制计算机内部的PCI槽上，它们之间通过的PCI总线实现数据的双向传递，达到电机控制和数据信息实时反馈的目的。
PMAC运动控制器通过PCI接口接收嵌入式工业控制计算机发出的命令，数字信号处理(DSP)内部实现电机控制的预处理任务，然后通过插补运算，发出脉冲信号控制切割设备按照指定轨迹和速度运行。
本实施例的系统以工业PC机为核心，PC机主要负责整个控制程序的进程管理；有关计算和处理；主机对外界面用户的输入的相应；控制程序外围的有关计算和处理；A/D信号板所获采集的信号分析；系统的监控和加工时的相关的图形显示等。PMAC运动控制器则主要负责各种实时性要求很高的插补和伺服更新；加工工程中的各种检测数据的误差计算和相应的补偿计算；控制各个伺服电机轴的运动过程和对来自I/O端口信号的处理等。
PMAC运动控制器的内置PLC功能是经智能I/O接口的输入输出实现的。在控制系统中，送入PLC的输入信号主要有：控制面板和切割设备上的控制按钮、选择开关等信号，各轴的行程开关、机械零点开关、限位、报警等信号，强电柜中接触器、各伺服模块工作状态信号等。这些信号是通过光电隔离以后送到智能I/O接口上。PLC输出的信号主要有：指示灯信号，控制继电器、接触器、电磁阀等动作信号等，这些信号经I/O接口送到相应的继电器上，最终控制相应的电器。
Claims (4)
1.一种动力电池极片数控激光切割控制系统，控制激光切割机对动力电池极片进行切割，包括一台工业控制计算机以及相关软件，所述的工业控制计算机设置有PCI总线，其特征在于：在所述的PCI总线上连接有PMAC运动控制器，所述的PMAC运动控制器内设置有伺服信号转接板，所述的伺服信号转接板分别连接所述的激光切割机的伺服驱动器。
2.根据权利要求1所述的一种动力电池极片数控激光切割控制系统，其特征在于：所述的PMAC运动控制器采用DSP56300处理器。
3.根据权利要求1所述的一种动力电池极片数控激光切割控制系统，其特征在于：所述的工业控制计算机为一种嵌入式工业控制计算机。
4.根据权利要求1至3中任一所述的一种动力电池极片数控激光切割控制系统，其特征在于：还包括反馈电路，所述的反馈电路包括设置在所述的激光切割机上的传感器、限位开关和检测装置，所述的传感器、限位开关和检测装置的输出经过A/D信号转换板进行/D转换后，输入到所述的工业控制计算机中，在所述的计算机内进行处理，对所述的PMAC运动控制器进行控制。
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