CN104281138A - 全电动折弯机控制系统 - Google Patents

Abstract

一种全电动折弯机控制系统，包括：人机交互装置，用于显示所述全电动折弯机的状态信息；操作面板，用于输入折弯相关参数信息；一体化控制器，分别与所述人机交互装置、操作面板连接，用于将人机接口、输入输出端口及通讯接口集成于一体，根据所述折弯相关参数信息和外部设备的反馈信息生成控制外部设备位置、扭矩、开关量的控制命令；接口卡，用于将所述控制命令传输给外部设备以进行折弯，并接收外部设备的反馈信息。本发明可以实现高精度位置、能适应工业现场多变的加工环境。

Description

全电动折弯机控制系统

技术领域

本发明涉及工业控制及自动化技术领域，特别是涉及一种全电动折弯机控制系统。

背景技术

折弯工艺是钣金加工工艺中的重要一环。折弯工艺因为操作简单、变换灵活、通用性强等特点被广泛应用在电器、重型机械、航空等行业领域。现有折弯机一般分为传统液压式折弯机和全电动式折弯机两种。全电动式折弯机克服了传统液压式折弯机液压油泄漏造成环境污染、滑块受力不均匀等缺陷。

然而，现有的全电动折弯机控制系统都是将触摸屏加上PLC(ProgrammableLogic Controller，可编程逻辑控制器)作为折弯机的主要硬件平台，具有位置控制精度不高、无法适应工业现场多变的加工环境等缺点。

发明内容

基于此，有必要提供一种高精度位置控制、能适应工业现场多变的加工环境的全电动折弯机控制系统。

一种全电动折弯机控制系统，包括：

人机交互装置，用于显示所述全电动折弯机的状态信息；

操作面板，用于输入折弯相关参数信息；

一体化控制器，分别与所述人机交互装置、操作面板连接，用于将人机接口、输入输出端口及通讯接口集成于一体，根据所述折弯相关参数信息和外部设备的反馈信息生成控制外部设备位置、扭矩、开关量的控制命令；

接口卡，用于将所述控制命令传输给外部设备以进行折弯，并接收外部设备的反馈信息。

在其中一个实施例中，所述一体化控制器集成工业主板和运动控制卡，为运行在其内部的实时操作系统、折弯数控系统软件以及运动控制卡软件提供运行平台。

在其中一个实施例中，所述人机交互装置通过交叉网线与所述一体化控制器连接。

在其中一个实施例中，所述操作面板通过串口通讯方式与所述一体化控制器连接。

在其中一个实施例中，所述操作面板包括功能键、数字键、急停开关及手摇轮。

在其中一个实施例中，所述一体化控制器在生成控制命令过程中，采用以下公式进行所述全电动折弯机的进深计算：

$h=k[D-2r(\cos \frac{\mathrm{\α}}{2}+\tan \frac{\mathrm{\β}-\mathrm{\π}}{4})]+\frac{\frac{D}{2}-r(\tan \frac{\mathrm{\α}}{4}-\tan \frac{\mathrm{\β}}{4})}{\tan \frac{\mathrm{\α}}{2}}-\frac{d+k[D-2r(\cos \frac{\mathrm{\α}}{2}+\tan \frac{\mathrm{\β}-\mathrm{\π}}{4})]}{\sin \frac{\mathrm{\α}}{4}};$

其中，D为下模开口宽度、α为目标角度、β为下模开口角度、r为下模开口肩部圆弧半径，d为板料厚度，k为常数。

在其中一个实施例中，所述人机交互装置用于提供折弯操作界面、文件操作界面、机床参数界面以及模具交换界面。

上述全电动折弯机控制系统，以一体化控制器作为主控单元，因为一体化控制器完美地将HMI(Human Machine Interface，人机接口)、I/O(input/output，输入输出端口)及通讯接口集成于一体，使得所述人机交互装置能很好地与一体化控制器连接，这样既利用了一体化控制器的可靠性和稳定性，又可以通过人机交互装置提供友好的人机界面、显示图形化的折弯过程动态仿真，从而可以对折弯机进行高精度位置、扭矩控制；另外，还配置了专用操作面板，这样可以很好地适应工业现场多变的加工环境。

附图说明

图1为一实施例中全电动折弯机控制系统的架构示意图；

图2为人机交互装置模块图；

图3为进深计算原理示意图；

图4为一实施例中全电动折弯机控制方法的流程图。

具体实施方式

请参考图1，为一实施例中全电动折弯机控制系统的架构示意图。

该全电动折弯机控制系统包括人机交互装置110、操作面板120、一体化控制器130及接口卡140。

人机交互装置110通过交叉网线与一体化控制器130连接，用于显示所述全电动折弯机的状态信息。所述状态信息包括正在编辑或运行的程序、加工状态、折弯过程的图形仿真、文件的存储以及加工数据的计算结果等。

请结合图2。在本实施例中，人机交互装置110用于提供折弯操作界面112、文件操作界面114、机床参数界面116及模具交换界面118。其中，折弯操作界面112用于显示折弯机控制系统的编程、产品列表查看、折弯校正等信息。文件操作界面114用于显示对加工文件、存储系统的管理信息。机床参数界面116用于显示所需参数的维护信息。模具交换界面118用于显示折弯机控制系统的模具库、修改状态等信息以完成模具更换操作。

操作面板120通过串口通讯方式与一体化控制器130连接。操作面板120作为该全电动折弯机控制系统的控制接口，用于输入折弯相关参数信息。具体地，所述折弯相关参数信息包括上模数据、下模数据、板件材料、折弯长度、折弯角度等。

在本实施例中，操作面板120包括功能键、数字键、急停开关、手摇轮等。本实施例中通过配以专用的操作面板120，使得用户操作折弯机更加方便、灵活，能适应工业现场多变的加工环境。

一体化控制器130是一款新型的运动控制器，可部署实时操作系统，具有运动控制卡的全部功能，完美地将HMI(Human Machine Interface，人机接口)、I/O(input/output，输入输出端口)及通讯接口集成于一体。在本实施例中，一体化控制器130集成工业主板与运动控制卡功能，从而可以部署实时操作系统。一体化控制器130为运行在其内部的实时操作系统、折弯数控系统软件以及运动控制卡软件提供运行平台。一体化控制器130用于根据所述折弯相关参数信息生成控制外部设备位置、扭矩、开关量等的控制命令。一体化控制器130具有高可靠性和高稳定性，又可以在实时操作系统的支持下通过人机交互装置110提供友好的人机界面、显示图形化的折弯过程动态仿真，从而保证该全电动折弯机控制系统可以进行高精度位置、扭矩控制。

在本实施例中，一体化控制器130在生成控制命令过程中，采用以下公式进行所述全电动折弯机的进深计算：

$h=k[D-2r(\cos \frac{\mathrm{\α}}{2}+\tan \frac{\mathrm{\β}-\mathrm{\π}}{4})]+\frac{\frac{D}{2}-r(\tan \frac{\mathrm{\α}}{4}-\tan \frac{\mathrm{\β}}{4})}{\tan \frac{\mathrm{\α}}{2}}-\frac{d+k[D-2r(\cos \frac{\mathrm{\α}}{2}+\tan \frac{\mathrm{\β}-\mathrm{\π}}{4})]}{\sin \frac{\mathrm{\α}}{4}}.$

其中，D为下模开口宽度、α为目标角度、β为下模开口角度、r为下模开口肩部圆弧半径，d为板料厚度，k为常数。

具体请结合图3。

图中D1表示折弯时有效开口宽度，D表示下模开口宽度，α表示目标角度、β表示下模开口角度，L1和L2为计算过程中的中间值，R表示工件弯曲半径，r表示下模开口肩部圆弧半径。在本实施例中，所有的长度单位都为毫米。根据以下公式：

$L1=r[\cos \frac{\mathrm{\α}}{2}-\tan (\frac{\mathrm{\π}}{4}-\frac{\mathrm{\β}}{4})];$

$L2=r(\tan \frac{\mathrm{\π}-\mathrm{\α}}{4}-\tan \frac{\mathrm{\π}-\mathrm{\β}}{4});$

$H=\frac{L2+\frac{D}{2}}{\tan \frac{\mathrm{\α}}{2}};$

R＝kD1；

$h1=\frac{d+R}{\sin \frac{\mathrm{\α}}{2}}-R=\frac{d+\mathrm{kD}1}{\sin \frac{\mathrm{\α}}{2}}-\mathrm{kD}1;$

$D1=D-2r[\cos \frac{\mathrm{\α}}{2}-\tan (\frac{\mathrm{\π}}{4}-\frac{\mathrm{\β}}{4})];$

可得出该全电动折弯机的进深计算公式为：

$h=H-h1=k[D-2r(\cos \frac{\mathrm{\α}}{2}+\tan \frac{\mathrm{\β}-\mathrm{\π}}{4})]+\frac{\frac{D}{2}-r(\tan \frac{\mathrm{\α}}{4}-\tan \frac{\mathrm{\β}}{4})}{\tan \frac{\mathrm{\α}}{2}}-\frac{d+k[D-2r(\cos \frac{\mathrm{\α}}{2}+\tan \frac{\mathrm{\β}-\mathrm{\π}}{4})]}{\sin \frac{\mathrm{\α}}{4}}.$

接口卡140用于将所述控制命令传输给外部设备以完成折弯工艺，并接收外部设备的反馈信息。在本实施例中，接口卡140提供了伺服系统接口和开关量控制接口，所述伺服系统接口用于连接伺服驱动器150，当接口卡140将所述控制命令传输给伺服驱动器150时，伺服驱动器150便会驱动伺服电机160进行折弯运动。伺服驱动器150和驱动伺服电机160会实时地通过接口卡140将反馈信息传输给一体化控制器130。

请参照图4，为一实施例中全电动折弯机控制方法流程图。

该全电动折弯机控制方法包括：

步骤S110：输入折弯相关参数信息。

在本实施例中，所述折弯相关参数信息包括折弯机床参数、系统参数、上模参数、下模参数、工作数据和折弯数据。具体地，当该全电动折弯机中的一体化控制器上电后，用户首先输入或修改折弯机床参数、系统参数；然后设置上、下模具或选择保存的上下模具，即输入上模参数和下模参数；输入工件数据和折弯数据。

步骤S120：进行合模操作、板厚检测操作，以确保输入的相关参数信息准确。

步骤S130：根据所述折弯相关参数信息和外部设备的反馈信息生成控制外部设备位置、扭矩和开关量的控制命令。

步骤S140：将所述控制命令传输给外部设备以进行折弯，并接收外部设备的反馈信息。

当控制外部设备完成一次折弯之后，用户根据实测尺寸判断是否需要折弯校正，如需要，用户将实测尺寸输入系统中，系统将自动进行折弯校正计算。

在本实施例中，每个步骤的状态信息都会被同步显示出来，其中所述状态信息包括正在编辑或运行的程序、加工状态、折弯过程的图形仿真、文件的存储以及加工数据的计算结果等。

另外，在进行折弯的过程中，采用以下公式进行所述全电动折弯机的进深计算：

$h=k[D-2r(\cos \frac{\mathrm{\α}}{2}+\tan \frac{\mathrm{\β}-\mathrm{\π}}{4})]+\frac{\frac{D}{2}-r(\tan \frac{\mathrm{\α}}{4}-\tan \frac{\mathrm{\β}}{4})}{\tan \frac{\mathrm{\α}}{2}}-\frac{d+k[D-2r(\cos \frac{\mathrm{\α}}{2}+\tan \frac{\mathrm{\β}-\mathrm{\π}}{4})]}{\sin \frac{\mathrm{\α}}{4}}.$

其中，D为下模开口宽度、α为目标角度、β为下模开口角度、r为下模开口肩部圆弧半径，d为板料厚度，k为常数。

上述全电动折弯机控制系统，以一体化控制器作为主控单元，因为一体化控制器完美地将HMI(Human Machine Interface，人机接口)、I/O(input/output，输入输出端口)及通讯接口集成于一体，使得所述人机交互装置能很好地与一体化控制器连接，这样既利用了一体化控制器的可靠性和稳定性，又可以通过人机交互装置提供友好的人机界面、显示图形化的折弯过程动态仿真，从而可以对折弯机进行高精度位置、扭矩控制；另外，还配置了专用操作面板，这样可以很好地适应工业现场多变的加工环境。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种全电动折弯机控制系统，其特征在于，包括：

人机交互装置，用于显示所述全电动折弯机的状态信息；

操作面板，用于输入折弯相关参数信息；

一体化控制器，分别与所述人机交互装置、操作面板连接，用于将人机接口、输入输出端口及通讯接口集成于一体，根据所述折弯相关参数信息和外部设备的反馈信息生成控制外部设备位置、扭矩、开关量的控制命令；

接口卡，用于将所述控制命令传输给外部设备以进行折弯，并接收外部设备的反馈信息。

2.根据权利要求1所述的全电动折弯机控制系统，其特征在于，所述一体化控制器集成工业主板和运动控制卡，为运行在其内部的实时操作系统、折弯数控系统软件以及运动控制卡软件提供运行平台。

3.根据权利要求1所述的全电动折弯机控制系统，其特征在于，所述人机交互装置通过交叉网线与所述一体化控制器连接。

4.根据权利要求1所述的全电动折弯机控制系统，其特征在于，所述操作面板通过串口通讯方式与所述一体化控制器连接。

5.根据权利要求1所述的全电动折弯机控制系统，其特征在于，所述操作面板包括功能键、数字键、急停开关及手摇轮。

6.根据权利要求1所述的全电动折弯机控制系统，其特征在于，所述一体化控制器在生成控制命令过程中，采用以下公式进行所述全电动折弯机的进深计算：

$h=k[D-2r(\cos \frac{\mathrm{\α}}{2}+\tan \frac{\mathrm{\β}-\mathrm{\π}}{4})]+\frac{\frac{D}{2}-r(\tan \frac{\mathrm{\α}}{4}-\tan \frac{\mathrm{\β}}{4})}{\tan \frac{\mathrm{\α}}{2}}-\frac{d+k[D-2r(\cos \frac{\mathrm{\α}}{2}+\tan \frac{\mathrm{\β}-\mathrm{\π}}{4})]}{\sin \frac{\mathrm{\α}}{4}};$

其中，D为下模开口宽度、α为目标角度、β为下模开口角度、r为下模开口肩部圆弧半径，d为板料厚度，k为常数。

7.根据权利要求1所述的全电动折弯机控制系统，其特征在于，所述人机交互装置用于提供折弯操作界面、文件操作界面、机床参数界面以及模具交换界面。