CN102999033B - 一种旋切剪板一体化控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
旋切剪板一体化控制系统及方法，该方法包括主机的旋切特性曲线算法模块建立旋切机数学模型，计算旋切机变频器的运行频率，实现旋切机丝杆精确推进；主机的矢量控制特性算法模块利用变频矢量控制算法控制旋切机变频器在低频状态下输出稳定转矩，保证旋切机旋切出板的均匀性和光泽性；主机的尾刀整张率算法模块接收系统一体化设计模块发出的启动信号并输出给从机；从机的铡刀飞剪算法模块按预设的铡皮宽度对旋切出板作滚剪；从机的矢量控制特性算法模块从算法上保证剪板速度的稳定，使剪板出板保持一致性；系统一体化设计模块进行主机与从机之间的数据交换；系统一体化设计模块配置主机和从机的系统参数。本发明自动化程度高，旋切、剪板的精度高。
Description
技术领域
本发明涉及木工机械控制领域，具体涉及一种旋切剪板一体化控制系统及方法。
背景技术
近年来，在我国逐渐兴起的木业加工行业伴随着科技的发展，走在科技前列的机械设备企业已逐渐研发出应用于木工的旋切剪板一体机。
然而实践中发现，现有的旋切剪板一体机的自动化程度低，从而导致旋切、剪板的精度也相应较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种旋切剪板一体化控制系统及方法，能够解决现有旋切剪板一体机的自动化程度低，从而导致旋切、剪板的精度也相应较低的问题。
本发明第一方面提供一种旋切剪板一体化控制方法，包括：
主机的旋切特性曲线算法模块建立旋切机数学模型，并计算出旋切机变频器的运行频率，以实现旋切机丝杆的精确推进；
主机的矢量控制特性算法模块利用变频矢量控制算法控制旋切机变频器在低频运行状态下输出稳定的转矩，以保证旋切机旋切出板的均匀性和光泽性；
主机的尾刀整张率算法模块接收系统一体化设计模块发出的启动信号并输出启动信号给从机，以保证剪板最后一张的尾刀整张率；
从机的铡刀飞剪算法模块按照预先设定的铡皮宽度对旋切出板进行滚剪；
从机的矢量控制特性算法模块从算法上保证剪板速度的稳定，使剪板出板保持一致性；
系统一体化设计模块进行主机与从机之间的数据交换；
系统客户化设计模块配置主机和从机的系统参数。
本发明第二方面提供一种旋切剪板一体化控制系统，包括主机、系统一体化设计模块、系统客户化设计模块以及从机，其中，所述主机包括旋切特性曲线算法模块、矢量控制特性算法模块以及尾刀整张率算法模块；所述从机包括铡刀飞剪算法模块和矢量控制特性算法模块；
所述主机的旋切特性曲线算法模块，用于建立旋切机数学模型，并计算出旋切机变频器的运行频率，以实现旋切机丝杆的精确推进；
所述主机的矢量控制特性算法模块，用于利用变频矢量控制算法控制旋切机变频器在低频运行状态下输出稳定的转矩，以保证旋切机旋切出板的均匀性和光泽性；
所述主机的尾刀整张率算法模块，用于接收系统一体化设计模块发出的启动信号并输出启动信号给从机，以保证剪板最后一张的尾刀整张率；
所述从机的铡刀飞剪算法模块，用于按照预先设定的铡皮宽度对旋切出板进行滚剪；
所述从机的矢量控制特性算法模块，用于从算法上保证剪板速度的稳定，使剪板出板保持一致性；
所述系统一体化设计模块，用于进行主机与从机之间的数据交换；
所述系统客户化设计模块，用于配置主机和从机的系统参数。
本发明所提供的旋切剪板一体化控制系统及方法具备自动化程度高，旋切、剪板的精度也相应较高等的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供一种旋切剪板一体化控制方法的流程图；
图2是本发明实施例提供一种旋切剪板一体化控制系统的结构图；
图3是本发明实施例提供一种尾刀整张率算法实施例的示意图；
图4是本发明实施例提供的旋切剪板一体化控制系统的一种工作实施例流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种旋切剪板一体化控制系统及方法，具备自动化程度高，旋切、剪板的精度也相应较高等的优点。以下分别进行详细说明。
请参阅图1，图1是本发明实施例提供一种旋切剪板一体化控制方法的流程图。如图1所示，该方法可以包括以下步骤。
101、主机的旋切特性曲线算法模块建立旋切机数学模型，并计算出旋切机变频器的运行频率，以实现旋切机丝杆的精确推进；
102、主机的矢量控制特性算法模块利用变频矢量控制算法控制旋切机变频器在低频运行状态下输出稳定的转矩，以保证旋切机旋切出板的均匀性和光泽性；
103、主机的尾刀整张率算法模块接收系统一体化设计模块发出的启动信号并输出启动信号给从机，以保证剪板最后一张的尾刀整张率；
104、从机的铡刀飞剪算法模块按照预先设定的铡皮宽度对旋切出板进行滚剪；
105、从机的矢量控制特性算法模块从算法上保证剪板速度的稳定，使剪板出板保持一致性；
106、系统一体化设计模块进行主机与从机之间的数据交换；
107、系统一体化设计模块配置主机和从机的系统参数。
图1所描述的旋切剪板一体化控制方法中，主机的尾刀整张率算法模块还计算出旋切剪板的尾刀，以保证最后出来的一张是预先设定的剪板的整张。
图1所描述的旋切剪板一体化控制方法具备自动化程度高，旋切、剪板的精度也相应较高等的优点。
请参阅图2，图2是本发明实施例提供一种旋切剪板一体化控制系统的结构图。如图2所示，该系统可以包括主机1、系统一体化设计模块2、系统客户化设计模块3以及从机4，其中，主机1包括旋切特性曲线算法模块11、矢量控制特性算法模块12以及尾刀整张率算法模块13；从机4包括铡刀飞剪算法模块41和矢量控制特性算法模块42，其中；
所述主机1的旋切特性曲线算法模块11，用于建立旋切机数学模型，并计算出旋切机变频器的运行频率，以实现旋切机丝杆的精确推进；
所述主机1的矢量控制特性算法模块12，用于利用变频矢量控制算法控制旋切机变频器在低频运行状态下输出稳定的转矩，以保证旋切机旋切出板的均匀性和光泽性；
所述主机1的尾刀整张率算法模块13，用于接收系统一体化设计模块发出的启动信号并输出启动信号给从机，以保证剪板最后一张的尾刀整张率；
所述从机4的铡刀飞剪算法模块41，用于按照预先设定的铡皮宽度对旋切出板进行滚剪；
所述从机4的矢量控制特性算法模块42，用于从算法上保证剪板速度的稳定，使剪板出板保持一致性；
所述系统一体化设计模块2，用于进行主机1与从机4之间的数据交换；
所述系统客户化设计模块3，用于配置主机1和从机4的系统参数。
在图2所描述的旋切剪板一体化控制系统中，主机1的尾刀整张率算法模块13，还用于计算出旋切剪板的尾刀，以保证最后出来的一张是预先设定的剪板的整张。
在图2所描述的旋切剪板一体化控制系统中，旋切特性曲线算法模块11用于依照旋切机工作特点，建立数学模型，计算出旋切机变频器的运行频率，以实现旋切机丝杆的精确推进。
在图2所描述的旋切剪板一体化控制系统中，矢量控制特性算法模块12用于实现变频矢量控制算法。由于旋切机走的是螺旋曲线，其变频器大部分时间是运行在低频状态下，矢量控制特性算法模块12通过变频矢量控制算法，可控制变频器在低频运行状态下，输出转矩的稳定，以保证丝杆推进的稳定，从而保证低频状态下旋切出板的均匀性和光泽性。
在图2所描述的旋切剪板一体化控制系统中，尾刀整张率算法模块13用于接受系统一体化设计模块2发出的启动信号，输出从机启动信号。由于旋切剪板一体机采用旋切出板先出先铡的原则，尾刀整张率算法模块13经过计算出从机启动时刻，从而启动从机进行剪板，保证旋切到最小木心，旋切机刀架后退时，铡刀铡下最后一刀停止后，剩下的木皮刚好是用户设定的想要的整张。
在图2所描述的旋切剪板一体化控制系统中，系统一体化设计模块2用于系统逻辑控制及主机和从机互联信号的处理。互联信号是相互的，主机把信号处理好送给从机，从机接受到信号后按照模块内预设的协议进行动作，处理完成后又反馈给主机，达到主从的协调配和，完成预定的功能。
在图2所描述的旋切剪板一体化控制系统中，系统客户化设计模块3用于客户化功能的设计。系统客户化设计模块3与主机和从机都会进行数据的交换。用于进行系统参数的设置，人机界面的显示，系统故障诊断等。
在图2所描述的旋切剪板一体化控制系统中，铡刀飞剪算法模块41用于实现从机接受到主机发出的启动信号后，进行预先设定的铡皮宽度的滚剪。同时，铡刀飞剪算法模块41中加入了飞剪算法，很好的避免了滚剪过程中的堵板问题。飞剪算法还可有效地实现铡切不同宽度板皮时与恒速运转的胶辊实现同步速。
在图2所描述的旋切剪板一体化控制系统中，矢量控制特性算法模块42用于接受系统客户化设计模块3设定的参数，计算出变频运行的频率，从算法上保证剪板速度的稳定，使剪板出板保持一致性。
在图2所描述的旋切剪板一体化控制系统中，因为是主从控制，为了使系 统更有效、实时的分配和完成任务，系统一体化设计模块2把主机控制和从机响应结合起来，使系统最小化处理，使系统更稳定可靠。
在图2所描述的旋切剪板一体化控制系统中，系统客户化设计模块3为客户做客户化的设计，另外，预留有可扩展的接口，使系统更具有广泛性。
在图2所描述的旋切剪板一体化控制系统中，尾刀整张率算法模块13为处理好尾刀整张，做了详细的处理，如图3所示，为尾刀整张算法的实施例，其中：
Ф：表示记忆圆木直径；
Ф0：表示启动时刻的圆木直径；
ΔY：表示尾张偏差；
ΔL：表示圆木启动时刻到记忆时刻的相对长度
X：表示设定的轧宽；
其中，尾刀整张率算法模块13通过整张率的计算使ΔY趋0发展，达到了尾刀整张设计的要求。
在图2所描述的旋切剪板一体化控制系统中，为了使尾刀整张更好，引入二级数据缓存对过程数据进行处理，即：
DataФ0[n]，一级数据存储，掉电保存，每次上电以此基准进行数据读取、计算，可以保证每次尾刀偏差修正到正常的范围；
DataФ1[m]二级数据存储，过程会以一级存储基准数据进行处理，不受先前存储的数据影响。可以保证尾刀偏差越来越小。
本发明提供的旋切剪板一体化控制系统的工作流程如图4所示，包括以下步骤:
步骤S100：主机接受外部端子启动指令，驱动丝杆进给，旋切出板。
步骤S101：主机启动后，进入整张点计算，计算完整张点则执行步骤S102，否则不执行。
步骤S102：整张点计算完成，启动铡刀，开始铡旋切出板。
步骤S103：实时检测当前旋切圆木直径，判断是否到达停刀条件（即最 小木心），如果是，执行步骤S104，否则继续旋切、剪板。
步骤S104：执行步骤S103时，系统实时检测停刀条件，当到达停刀条件后，执行步骤S104，并且把铡刀停到预先设定的位置，以便下次启刀使用。
步骤S105：铡刀停稳后，系统旋切过程结束，为下次旋切剪板作准备。
图2所描述的旋切剪板一体化控制系统具备自动化程度高，旋切、剪板的精度也相应较高等的优点。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：闪存盘、只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、随机存取器（Random Access Memory，RAM）、磁盘或光盘等。
以上对本发明实施例所提供的方法和系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (4)
1.一种旋切剪板一体化控制方法，其特征在于，包括：
主机的旋切特性曲线算法模块建立旋切机数学模型，并计算出旋切机变频器的运行频率，以实现旋切机丝杆的精确推进；
主机的矢量控制特性算法模块利用变频矢量控制算法控制旋切机变频器在低频运行状态下输出稳定的转矩，以保证旋切机旋切出板的均匀性和光泽性；
主机的尾刀整张率算法模块接收系统一体化设计模块发出的启动信号并输出启动信号给从机，以保证剪板最后一张的尾刀整张率；
从机的铡刀飞剪算法模块按照预先设定的铡皮宽度对旋切出板进行滚剪；
从机的矢量控制特性算法模块从算法上保证剪板速度的稳定，使剪板出板保持一致性；
系统一体化设计模块进行主机与从机之间的数据交换；
系统客户化设计模块配置主机和从机的系统参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
主机的尾刀整张率算法模块计算出旋切剪板的尾刀，以保证最后出来的一张是预先设定的剪板的整张。
3.一种旋切剪板一体化控制系统，其特征在于，包括主机、系统一体化设计模块、系统客户化设计模块以及从机，其中，所述主机包括旋切特性曲线算法模块、矢量控制特性算法模块以及尾刀整张率算法模块；所述从机包括铡刀飞剪算法模块和矢量控制特性算法模块；
所述主机的旋切特性曲线算法模块，用于建立旋切机数学模型，并计算出旋切机变频器的运行频率，以实现旋切机丝杆的精确推进；
所述主机的矢量控制特性算法模块，用于利用变频矢量控制算法控制旋切机变频器在低频运行状态下输出稳定的转矩，以保证旋切机旋切出板的均匀性和光泽性；
所述主机的尾刀整张率算法模块，用于接收系统一体化设计模块发出的启动信号并输出启动信号给从机，以保证剪板最后一张的尾刀整张率；
所述从机的铡刀飞剪算法模块，用于按照预先设定的铡皮宽度对旋切出板进行滚剪；
所述从机的矢量控制特性算法模块，用于从算法上保证剪板速度的稳定，使剪板出板保持一致性；
所述系统一体化设计模块，用于进行主机与从机之间的数据交换；
所述系统客户化设计模块，用于配置主机和从机的系统参数。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，
所述主机的尾刀整张率算法模块，还用于计算出旋切剪板的尾刀，以保证最后出来的一张是预先设定的剪板的整张。
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