CN106853682A - 基于plc的3d打印机控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于PLC的3D打印机控制系统，包括PLC控制器、定位模块、第一伺服放大器、第二伺服放大器、步进驱动器、交流继电器、触摸屏、温度控制器以及喷料控制器；本发明采用X‑Y两轴伺服驱动控制作为打印头X‑Y轴驱动，采用步进电机驱动控制作为Z轴载物平台驱动，采用喷头挤出电机作为打印喷料驱动，采用PLC和定位模块作为控制核心，采用触摸屏执行命令输入和显示输出，并对载物平台和喷头进行温度控制，实现了3D打印的要求，并可执行复杂的定位运动，具有结构简单，成本低等优点。

Description

基于PLC的3D打印机控制系统

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，涉及一种3D打印机控制系统，具体是一种基于PLC的3D打印机控制系统。

背景技术

3D打印机又称三维打印机(3DP)，是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。现阶段三维打印机被用来制造产品，采用逐层打印的方式来构造物体。

3D打印机的原理是把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来。打印机通过读取文件中的横截面信息，用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来，再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体。

打印机打出的截面的厚度(即Z方向)以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi(像素每英寸)或者微米来计算的。一般的厚度为100微米，而平面方向则可以打印出跟激光打印机相近的分辨率。打印出来的“墨水滴”的直径通常为50到100个微米。

传统的制造技术如注塑法可以以较低的成本大量制造聚合物产品，而三维打印技术则可以以更快，更有弹性以及更低成本的办法生产数量相对较少的产品。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、成本低的基于PLC的3D打印机控制系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

基于PLC的3D打印机控制系统，包括PLC控制器、定位模块、第一伺服放大器、第二伺服放大器、步进驱动器、交流继电器、触摸屏、温度控制器以及喷料控制器；

所述PLC控制器，用于确定打印原点位置，并根据输入的定位数据给定脉冲信号到定位模块，发布控制信号控制第一伺服放大器、第二伺服放大器的启停，输出信号控制温度控制器和喷料控制器的工作参数；

所述定位模块，根据PLC控制器给定的脉冲信号进行具体的位置参数设罝，并发送至第一伺服放大器和第二伺服放大器，进行走位控制；

所述第一伺服放大器，连接X轴伺服电机，根据定位模块输出的位置参数，控制X轴伺服电机转动，带动X轴控制台进行初步定位；

所述第二伺服放大器，连接Y轴伺服电机，根据定位模块输出的位置参数，控制Y轴伺服电机转动，带动Y轴控制台对X轴进行插补运动；

所述交流继电器，根据PLC发布的控制信号，控制第一伺服放大器和第二伺服放大器供电的通断；

所述步进驱动器，连接Z轴步进电机，根据定位模块输出的位置参数，控制Z轴步进电机转动，带动Z轴打印平台对X、Y轴进行打印运动；

所述触摸屏，连接PLC控制器，用于操作人员输入各项控制参数，并实时显示当前的系统工作状态。

所述温度控制器，连接打印平台及喷头的温控设备，根据PLC控制器输出的信号分别调节打印平台和喷头处的温度；

所述喷料控制器，连接喷头挤出电机，根据PLC控制器输出的信号控制喷头挤出电机进行喷料打印。

本发明的有益效果：本发明提供的3D打印机控制系统，采用X-Y两轴伺服驱动控制作为打印头X-Y轴驱动，采用步进电机驱动控制作为Z轴载物平台驱动，采用喷头挤出电机作为打印喷料驱动，采用PLC和定位模块作为控制核心，采用触摸屏执行命令输入和显示输出，并对载物平台和喷头进行温度控制，实现了3D打印的要求，并可执行复杂的定位运动，具有结构简单，成本低等优点。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。

图1是本发明的系统示意图。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种基于PLC的3D打印机控制系统，包括PLC控制器、定位模块、第一伺服放大器、第二伺服放大器、步进驱动器、交流继电器、触摸屏、温度控制器以及喷料控制器。

PLC控制器，作为系统的控制核心，用于确定打印原点位置，并根据输入的定位数据给定脉冲信号到定位模块，发布控制信号控制第一伺服放大器、第二伺服放大器的启停，输出信号控制温度控制器和喷料控制器的工作参数。

其中，PLC控制器采用三菱公司的QOOUJCPU-S8PLC，可以进行多点输入输出控制，实现了运算的髙速处理，体积小，节约空间，只要增加模块，即能够扩展为大规模系统，可以进行外部输入输出的强制开关。

定位模块，采用三菱公司的QD75P2芯片，根据PLC控制器给定的脉冲信号进行具体的位置参数设罝，并发送至第一伺服放大器和第二伺服放大器，进行走位控制，使得系统能做出更加复杂的定位。

第一伺服放大器，连接X轴伺服电机，根据定位模块输出的位置参数，控制X轴伺服电机转动，带动X轴控制台进行初步定位。

第二伺服放大器，连接Y轴伺服电机，根据定位模块输出的位置参数，控制Y轴伺服电机转动，带动Y轴控制台对X轴进行插补运动。

其中，第一伺服放大器和第二伺服放大器均采用三菱公司的MR-J3-10A型伺服放大器，其功率为100W，设置方便，满足控制要求。

交流继电器，根据PLC发布的控制信号，控制第一伺服放大器和第二伺服放大器供电的通断。

步进驱动器，连接Z轴步进电机，根据定位模块输出的位置参数，控制Z轴步进电机转动，带动Z轴打印平台对X、Y轴进行打印运动。

触摸屏，连接PLC控制器，用于操作人员输入各项控制参数，并实时显示当前的系统工作状态。其中，触摸屏采用三菱公司的GOT1OOO触摸屏，实现了显示、运算、通讯全方位的高速化，同时具有髙亮度(400ccl/m2)显示，提供免受外部光线干扰的完美图像，分辨率320X240，256色TFT液晶显示，显示尺寸5.7英寸，可视角度左右70度，上下70/50度，内置3MB标准内存，内罝CF卡接口。

温度控制器，连接打印平台及喷头的温控设备，根据PLC控制器输出的信号分别调节打印平台和喷头处的温度。

喷料控制器，连接喷头挤出电机，根据PLC控制器输出的信号控制喷头挤出电机进行喷料打印。

本发明提供的3D打印机控制系统，采用X-Y两轴伺服驱动控制作为打印头X-Y轴驱动，采用步进电机驱动控制作为Z轴载物平台驱动，采用喷头挤出电机作为打印喷料驱动，采用PLC和定位模块作为控制核心，采用触摸屏执行命令输入和显示输出，并对载物平台和喷头进行温度控制，实现了3D打印的要求，并可执行复杂的定位运动，具有结构简单，成本低等优点。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.基于PLC的3D打印机控制系统，其特征在于：包括PLC控制器、定位模块、第一伺服放大器、第二伺服放大器、步进驱动器、交流继电器、触摸屏、温度控制器以及喷料控制器；

所述PLC控制器，用于确定打印原点位置，并根据输入的定位数据给定脉冲信号到定位模块，发布控制信号控制第一伺服放大器、第二伺服放大器的启停，输出信号控制温度控制器和喷料控制器的工作参数；

所述定位模块，根据PLC控制器给定的脉冲信号进行具体的位置参数设罝，并发送至第一伺服放大器和第二伺服放大器，进行走位控制；

所述第一伺服放大器，连接X轴伺服电机，根据定位模块输出的位置参数，控制X轴伺服电机转动，带动X轴控制台进行初步定位；

所述第二伺服放大器，连接Y轴伺服电机，根据定位模块输出的位置参数，控制Y轴伺服电机转动，带动Y轴控制台对X轴进行插补运动；

所述交流继电器，根据PLC发布的控制信号，控制第一伺服放大器和第二伺服放大器供电的通断；

所述步进驱动器，连接Z轴步进电机，根据定位模块输出的位置参数，控制Z轴步进电机转动，带动Z轴打印平台对X、Y轴进行打印运动；

所述触摸屏，连接PLC控制器，用于操作人员输入各项控制参数，并实时显示当前的系统工作状态。

所述温度控制器，连接打印平台及喷头的温控设备，根据PLC控制器输出的信号分别调节打印平台和喷头处的温度；

所述喷料控制器，连接喷头挤出电机，根据PLC控制器输出的信号控制喷头挤出电机进行喷料打印。