CN105629870A - 全自动切坯机智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全自动切坯机智能控制系统，包括由控制装置和程序控制部分组成的工作控制系统，程序控制部分为：所述的程序控制部分包括主程序和参数设置子程序、数据储存子程序、钢丝张紧力PID控制子程序、切坯控制子程序、产量控制子程序，该智能控制系统还包括有自诊断系统。本发明能够对切坯钢丝的张紧力进行实时监控和调整、切坯过程自动控制，采用该系统切坯机不仅可适应不同的泥条硬度，有效保证了切割质量和延长钢丝的使用寿命，还能实现切坯机工作过程的全自动化。自诊断系统使切坯机具有自诊断功能和报警功能，可将导致程序无法继续运行的原因进行自诊断分析，并将分析结果及故障解决方案通过图片和文字的形式显示在人机界面上。

Description

全自动切坯机智能控制系统

技术领域

本发明涉及一种砖瓦行业用全自动切坯机智能控制系统。

背景技术

切坯机属于建材机械，主要用于砖厂生产标砖，空心砖。切坯机是将从挤出机挤出的长条泥条，根据客户需要的尺寸切割成大小合适的砖坯。现有的切坯机还存在以下问题：

1、钢丝的张紧力在切坯机的长时间运行过程中会发生改变，现有切坯机的钢丝张紧装置在设备运行过程中张紧力不能进行实时监控，也无法根据实际情况进行调整。当张紧力过大容易断丝，张紧力过小容易切割不平整。并且针对不同的泥坯原料及成型类型（如标砖和多孔砖），钢丝的最佳张紧力是不一样的。钢丝张紧力无法准确调整会使钢丝寿命降低。

2、现有的自动切坯机，无法对设备的运行进行实时监控，并且在运行过程对控制系统发生故障无法报警并进行自诊断。往往一些小的设备故障，也需要停机等待厂家专业人员到场进行维修，设备诊断维修时间长，极大影响生产效率。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是：提供一种能够对切坯钢丝的张紧力进行实时监控和调整、切坯过程自动控制的全自动切坯机智能控制系统，采用该系统切坯机不仅可适应不同的泥条硬度，有效保证了切割质量和延长钢丝的使用寿命，还能实现切坯机工作过程的全自动化。

本发明要解决的进一步技术问题是：使切坯机具有自诊断功能和报警功能，可将导致程序无法继续运行的原因进行自诊断分析，并将分析结果及故障解决方案通过图片和文字的形式显示在人机界面上。

解决上述技术问题的技术方案是：一种全自动切坯机智能控制系统，包括由控制装置和程序控制部分组成的工作控制系统，

所述的控制装置包括控制部分、检测部分和执行部分，所述的控制部分包括控制柜，控制柜内有PLC控制器和与PLC控制器连接的人机交互界面，所述的检测部分包括分别与PLC控制器连接的泥条到位传感器、推坯头到位传感器和用于检测切坯钢丝张紧力的张力传感器，所述的执行部分包括用于控制切坯机推坯装置与电机接合和断开的电磁离合器和用于控制切坯机切坯钢丝张力的张力控制器，所述的电磁离合器和张力控制器与PLC控制器连接；

所述的程序控制部分为：包括主程序和参数设置子程序、数据储存子程序、钢丝张紧力PID控制子程序、切坯控制子程序、产量控制子程序，所述的主程序的流程是：开始→子程序初始化→调用参数设置子程序，通过人机交互界面对切坯机切割泥坯的原料、泥坯的成型类型、切坯钢丝张力和产量进行设定→调用数据储存子程序，将实时设置的参数进行存储备份→调用钢丝张紧力PID控制子程序→判断切坯钢丝的实测张力减设定张力是否小于等于设定值→N，调整张力控制器，再返回判断切坯钢丝的实测张力减设定张力是否小于等于设定值；Y，调用切坯控制子程序→调用产量控制子程序，判断设定产量减实际产量是否小于等于零→N，返回调用钢丝张紧力PID控制子程序；Y，停机→返回开始。

本发明的进一步技术方案是：该全自动切坯机智能控制系统还包括有自诊断系统，所述的自诊断系统包括信号输入传感器、PLC控制器和用于显示自诊断结果及报警提示的人机界面，所述的信号输入传感器包括泥条到位传感器、推坯头到位传感器、张力传感器和用于检测切坯机推坯电机电流的电流传感器，所述的PLC控制器包括CPU和分别与CPU连接的信号输入模块和报警信号输出模块，所述的报警信号输出模块包括各类传感器故障报警信号输出模块、断钢丝报警信号输出模块和推坯电机电流过大报警信号输出模块，所述的信号输入传感器与PLC控制器的信号输入模块连接，报警信号输出模块与人机界面连接。

所述的自诊断系统还包括有与PLC控制器连接的报警灯和报警铃。

所述的人机交互界面是带有触摸显示屏的HMI。

所述的钢丝张紧力PID控制子程序的流程是：开始→运行PID程序→读取实际张紧力→读取设定张紧力→读取PID参数→进行PID运算→输出结果→结束。

所述的切坯控制子程序的流程是：开始→初始化→启动送坯电机→检测泥条是否到位→N，返回检测泥条是否到位；Y，电磁离合器接合→检测推坯头是否到位→N，返回检测推坯头是否到位；Y，电磁离合器断开→电磁制动器制动→结束。

本发明之全自动切坯机智能控制系统具有以下有益效果：

1、能够对切坯钢丝的张紧力进行实时监控和调整，可适应不同的泥条硬度，并能有效保证切割质量和延长钢丝的使用寿命。本发明设计有钢丝张紧力控制子程序，钢丝张紧力采用PID模糊控制，通过读取张力传感器的实际张紧力进行PID运算，并将其运算结果作为PLC控制使用的当前钢丝张紧力的参考值。PID处理程序流程图如图2所述，在程序运行过程中，当钢丝实际张紧力不在设定值内时，PLC通过自动张力控制器调节钢丝张力，使钢丝张力满足设定值范围，张紧力的设定范围是由触摸屏中设定的泥坯的原料和类型决定。自动张力控制器主要包括小电机及装在电机上的张紧轮构成，张紧轮上缠绕着钢线，钢线的末端有一个挂钩，切坯机的切割钢丝一端可以直接扣在挂钩上，PLC通过控制小电机的正向和反向转动即可张紧或放松钢丝，从而实现对张紧力的控制。

2、能够对设备进行实时监控，在生产过程中对发生的故障进行自诊断，能够有效提高生产效率。本发明设置有自诊断功能和报警功能，通过逻辑运算，可将导致程序无法继续运行的原因进行自诊断分析，并将分析结果及故障解决方案通过图片和文字的形式显示在触摸显示屏上。一些简单的设备故障，操作人员就可以自己处理解决，不需要停机等待专业人员到场维持，能够减少停机时间，提高生产效率。同时，当传感器的输入信号数值大于设定的报警值时，系统会自动报警并停机，能够在一定程序上保证安全生产。

3、能够实现切坯机工作过程的全自动化，降低了人力成本。本发明可以实现泥条的到位检测，传感器将到位信号送到PLC，PLC控制离合器结合，推坯装置自动将泥条推向切割部件进行切割，推坯装置在向回运动到达推坯头到位传感器的位置后，传感器将信号传送到PLC，PLC控制电磁牙嵌式离合器分开并刹车，推坯头停止，等待下一轮泥条切坯过程。每轮切坯结束后，系统会重新对钢丝张紧力进行检测并调整。当切坯机产量达到设定值后会自动停机。

下面，结合附图和实施例对本发明之全自动切坯机智能控制系统的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1：本发明之主程序的流程图。

图2：本发明之PID处理程序流程图。

图3：本发明之切坯控制子程序流程图。

图4：本发明之自诊断及报警流程图。

图5-图7：带有本发明的切坯机结构示意图。

图5：主视图，图6：俯视图，图7：右视图。

图8：本发明之控制柜结构示意图。

图中：1-推坯电机，2-双轴输出减速机，3-曲柄连杆机构，4-推坯头到位传感器，5-直线轴承，6-机架，7-张力控制器，8-张力传感器，9-切坯钢丝，10-泥条到位传感器，11-电磁离合器，12-陶瓷辊筒，13-钢丝卡轮，14-钢丝卡轮轴，15-泥条输送电机，16-控制柜，17-触摸显示屏，18-电流传感器，19-PLC控制器。

具体实施方式

实施例1：一种全自动切坯机智能控制系统，如图1-图8所示，包括由控制装置和程序控制部分组成的工作控制系统，

所述的控制装置包括控制部分、检测部分和执行部分，所述的控制部分包括控制柜16，控制柜内有PLC控制器19和与PLC控制器连接的人机交互界面，所述的人机交互界面是带有触摸显示屏17的HMI，所述的检测部分包括分别与PLC控制器连接的泥条到位传感器10、推坯头到位传感器4和用于检测切坯钢丝张紧力的张力传感器8，所述的执行部分包括用于控制切坯机推坯装置与电机接合和断开的电磁离合器11和用于控制切坯机切坯钢丝张力的张力控制器7，所述的电磁离合器和张力控制器与PLC控制器连接。采用了带刹车装置的牙嵌式离合器对动力的传递进行中断和连接，并进行刹车。采用带刹车装置的牙嵌式离合器结合冲击小，使用寿命长。

所述的程序控制部分为：所述的程序控制部分包括主程序和参数设置子程序、数据储存子程序、钢丝张紧力PID控制子程序、切坯控制子程序、产量控制子程序，所述的主程序的流程是：开始→子程序初始化→调用参数设置子程序，通过人机交互界面对切坯机切割泥坯的原料、泥坯的成型类型（标砖、多孔砖、砌砖）、切坯钢丝张力和产量进行设定→调用数据储存子程序，将实时设置的参数进行存储备份→调用钢丝张紧力PID控制子程序→判断切坯钢丝的实测张力减设定张力是否小于等于设定值→N，调整张力控制器，再返回判断切坯钢丝的实测张力减设定张力是否小于等于设定值；Y，调用切坯控制子程序→调用产量控制子程序，判断设定产量减实际产量是否小于等于零→N，返回调用钢丝张紧力PID控制子程序；Y，停机→返回开始。

所述的钢丝张紧力PID控制子程序的流程是：开始→运行PID程序→读取实际张紧力→读取设定张紧力→读取PID参数→进行PID运算→输出结果→结束。

所述的切坯控制子程序的流程是：开始→初始化→启动送坯电机→检测泥条是否到位→N，返回检测泥条是否到位；Y，电磁离合器接合→检测推坯头是否到位→N，返回检测推坯头是否到位；Y，电磁离合器断开→电磁制动器制动→结束。

该全自动切坯机智能控制系统还包括有自诊断系统，所述的自诊断系统包括信号输入传感器、PLC控制器、报警灯和报警铃以及用于显示自诊断结果及报警提示的人机界面（带有触摸显示屏的HMI），所述的信号输入传感器包括泥条到位传感器10、推坯头到位传感器4、张力传感器8和用于检测切坯机推坯电机电流的电流传感器18，所述的PLC控制器包括CPU和分别与CPU连接的信号输入模块和报警信号输出模块，所述的报警信号输出模块包括各类传感器故障报警信号输出模块、断钢丝报警信号输出模块和推坯电机电流过大报警信号输出模块，所述的信号输入传感器与PLC控制器的信号输入模块连接，报警信号输出模块与人机界面连接，报警灯和报警铃与PLC控制器连接。控制系统具有自诊断功能，设备发生故障后，系统程序通过逻辑运算，可将导致程序无法继续运行的原因进行自诊断分析，并将分析结果及故障解决方案通过图片和文字的形式显示在触摸显示屏上。同时报警灯亮，报警铃响。

本发明的特点：1、钢丝采用自动张力控制器张紧，钢丝张紧力可智能调节。

2、控制系统具有自诊断功能，设备发生故障后，系统程序通过逻辑运算，可将导致程序无法继续运行的原因进行自诊断分析，并将分析结果及故障解决方案通过图片和文字的形式显示在触摸屏上。

3、控制系统采用了HMI（人机交互）触摸屏，当HMI系统与互联网连接后，可实现对程序在线升级和诊断。触摸屏的设置程序包括：泥坯的原料设定，泥坯的成型类型设定，产量的设定，PID参数的设定，报警参数值的设定，当前钢丝张紧力显示，当前产量显示。在系统程序运行前，需先输入泥坯的相关参数，产量不输入的话默认最大值，PLC会根据输入的参数生成钢丝张紧力的设定范围值。

4、切坯机的产量控制通过对比实际产量值和设定产量值进行判断是否继续工作，实际产量值是通过PLC对泥条到位开关输入信号的次数的计算得到。

工作过程：系统控制部分的泥条到位传感器装在挡泥板支架上，电磁牙嵌式离合器装在减速机输入轴上，推坯头到位传感器装在直线轴承导轨后端下方的支架上，张力传感器装在下挂钩上。开始工作前，先在HIM触摸显示屏上选择输入泥坯的原料及成型类型和产量（这些参数由用户输入，可进行实时修改），输入后可开始工作，设备开始工作后，首先对钢丝张紧力进行检查，PLC通过张力传感器测到的实际值与设定进行比对，调整张力控制器使钢丝张力达到设定值范围内。工作时，输送陶瓷辊筒将泥条向前输送，输送到泥条到位传感器的感测位置后，传感器将信号传送到PLC，PLC控制电磁牙嵌式离合器结合，电机输出的动力通过离合器传递给推坯装置，推坯装置将泥条推向切割部件，切割部件上的钢丝将泥条按规格切割成泥坯，推坯装置在向回运动到达推坯头到位传感器的位置后，传感器将信号传送到PLC，PLC控制电磁牙嵌式离合器分开并刹车，推坯头停止，等待下一轮泥条切坯过程。每轮切坯结束后，系统会重新对钢丝张紧力进行检测并调整。当切坯机产量达到设定值后会自动停机。在整个工作工作中，如果电气系统出现故障或者断钢丝，HMI系统都会报警，并进行自诊断，并将诊断结果显示在HMI系统的可视触摸显示屏中，便于维护维修。

Claims (6)

1.一种全自动切坯机智能控制系统，其特征在于：包括由控制装置和程序控制部分组成的工作控制系统，

所述的控制装置包括控制部分、检测部分和执行部分，所述的控制部分包括控制柜，控制柜内有PLC控制器和与PLC控制器连接的人机交互界面，所述的检测部分包括分别与PLC控制器连接的泥条到位传感器、推坯头到位传感器和用于检测切坯钢丝张紧力的张力传感器，所述的执行部分包括用于控制切坯机推坯装置与电机接合和断开的电磁离合器和用于控制切坯机切坯钢丝张力的张力控制器，所述的电磁离合器和张力控制器与PLC控制器连接；

所述的程序控制部分为：包括主程序和参数设置子程序、数据储存子程序、钢丝张紧力PID控制子程序、切坯控制子程序、产量控制子程序，所述的主程序的流程是：开始→子程序初始化→调用参数设置子程序，通过人机交互界面对切坯机切割泥坯的原料、泥坯的成型类型、切坯钢丝张力和产量进行设定→调用数据储存子程序，将实时设置的参数进行存储备份→调用钢丝张紧力PID控制子程序→判断切坯钢丝的实测张力减设定张力是否小于等于设定值→N，调整张力控制器，再返回判断切坯钢丝的实测张力减设定张力是否小于等于设定值；Y，调用切坯控制子程序→调用产量控制子程序，判断设定产量减实际产量是否小于等于零→N，返回调用钢丝张紧力PID控制子程序；Y，停机→返回开始。

2.根据权利要求1所述的全自动切坯机智能控制系统，其特征在于：该全自动切坯机智能控制系统还包括有自诊断系统，所述的自诊断系统包括信号输入传感器、PLC控制器和用于显示自诊断结果及报警提示的人机界面，所述的信号输入传感器包括泥条到位传感器、推坯头到位传感器、张力传感器和用于检测切坯机推坯电机电流的电流传感器，所述的PLC控制器包括CPU和分别与CPU连接的信号输入模块和报警信号输出模块，所述的报警信号输出模块包括各类传感器故障报警信号输出模块、断钢丝报警信号输出模块和推坯电机电流过大报警信号输出模块，所述的信号输入传感器与PLC控制器的信号输入模块连接，报警信号输出模块与人机界面连接。

3.根据权利要求2所述的全自动切坯机智能控制系统，其特征在于：所述的自诊断系统还包括有与PLC控制器连接的报警灯和报警铃。

4.根据权利要求1、2或3所述的全自动切坯机智能控制系统，其特征在于：所述的人机交互界面是带有触摸显示屏的HMI。

5.根据权利要求1、2或3所述的全自动切坯机智能控制系统，其特征在于：所述的钢丝张紧力PID控制子程序的流程是：开始→运行PID程序→读取实际张紧力→读取设定张紧力→读取PID参数→进行PID运算→输出结果→结束。

6.根据权利要求1、2或3所述的全自动切坯机智能控制系统，其特征在于：所述的切坯控制子程序的流程是：开始→初始化→启动送坯电机→检测泥条是否到位→N，返回检测泥条是否到位；Y，电磁离合器接合→检测推坯头是否到位→N，返回检测推坯头是否到位；Y，电磁离合器断开→电磁制动器制动→结束。