CN107272601B - 一种电气自动控制系统和控制方法 - Google Patents

一种电气自动控制系统和控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电气自动控制系统和控制方法。电气自动控制系统用于控制多个执行机构工作，每个执行机构均与变送器模块连接，该电气自动控制系统包括工控机控制系统、可编程控制器、输出模块、继电器模块和多个伺服系统，所述变送器模块与工控机控制系统连接，所述工控机控制系统与可编程控制器连接，所述可编程控制器通过输出模块与继电器模块连接，所述继电器模块与多个伺服系统连接，每个伺服系统均与一执行机构连接，相邻的两个伺服系统之间均连接，其中伺服系统用于控制被执行机构动作，伺服系统还用于将执行机构在动作过程中所产生的能量回馈至相邻的伺服系统。本发明一方面节约成本同时节约能源，另一方面便于维护人员一人拆卸。

Description

一种电气自动控制系统和控制方法
技术领域
本发明涉及电气控制技术领域，更具体地说，特别涉及一种电气自动控制系统和控制方法。
背景技术
电气自动控制系统（automatic control systems）是在无人直接参与下可使生产过程或其他过程按期望规律或预定程序进行的控制系统。随着科技的发展，电气自动控制系统的应用范围越来越广泛。在原理上来说，主要包括：控制器，被控对象，执行机构和变送器四个环节组成。即通过变送器将采集的信号变换并传送至控制器上，通过控制器的运算，再由执行机构控制被控制对象以达到自动化控制的目的。
根据控制原理的不同分为，开环控制系统和闭环控制系统，其中闭环控制系统的精度高，应用在要求较高的场合，例如在重载压力机械行业中，由于压力机械在使用时会产生一定的能量（即重力势能），目前这种能量都是直接消耗掉，造成能源浪费，同时控制系统中的每个零件都是独立安装，容易导致接线复杂，尤其是伺服系统中的伺服驱动器目前都是固定安装，而运用在重载压力机械中的伺服驱动器的重量较大，在控制柜内基本采用挂壁式安装，安装和拆卸时需要多个人操作（即一个手扶，一人拆卸）。而设计一种控制方便、结构简单、便于安装和拆卸的电气自动控制系统是非常有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电气自动控制系统和控制方法，以解决现有技术中所存在的问题。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种电气自动控制系统，用于控制多个执行机构工作，每个执行机构均与变送器模块连接，该电气自动控制系统包括工控机控制系统、可编程控制器、输出模块、继电器模块和多个伺服系统，所述变送器模块与工控机控制系统连接，所述工控机控制系统与可编程控制器连接，所述可编程控制器通过输出模块与继电器模块连接，所述继电器模块与多个伺服系统连接，每个伺服系统均与一执行机构连接，相邻的两个伺服系统之间均连接，其中伺服系统用于控制被执行机构动作，伺服系统还用于将执行机构在动作过程中所产生的能量回馈至相邻的伺服系统。
进一步地，所述继电器模块包括多个相互并联的继电器，每个继电器的一端连接输出模块，另一端连接伺服系统。
进一步地，所述伺服系统包括伺服驱动器和伺服电机，所述伺服驱动器包括相互连接的整流与有源功率因素校正单元、功率逆变单元和嵌入式主控制电路，所述伺服电机与功率逆变单元和嵌入式主控制电路均连接，所述执行机构还与嵌入式主控制电路连接。
进一步地，所述工控机控制系统、可编程控制器、输出模块、继电器模块和多个伺服驱动器均集成于一个电气控制柜内，所述电气控制柜的背面设有维护门，所述维护门的内侧设有第一基座，多个伺服驱动器均安装于第一基座上，所述第一基座通过一可拆卸式结构安装于电气控制柜的内侧。
进一步地，所述可拆卸式结构包括滚珠丝杆座、第一滚珠螺母、调节旋钮和滚珠丝杆，所述第一基座上设有横向的通孔，所述滚珠丝杆座安装于电气控制柜的内侧，所述滚珠丝杆的一端安装于滚珠丝杆座上，所述滚珠丝杆的另一端通过第一滚珠螺母穿过通孔后裸露于电气控制柜的外侧，且调节旋钮安装于滚珠丝杆的另一端上。
进一步地，还包括一用于对滚珠丝杆进行微调的滚珠丝杆微调机构，所述滚珠丝杆微调机构包括位于滚珠丝杆两侧的两个微调结构，每个微调结构均包括第二基座、固定板、螺杆和第二调节旋钮，所述固定板安装于电气控制柜的内侧，所述第二基座上设有横向的固定螺孔，所述第二基座通过安装于固定螺孔内的螺杆与固定板连接，所述螺杆的端部安装有第二调节旋钮，所述第二基座的内侧下端为第一弧面，所述第二基座的内侧上端为第二弧面，所述第一弧面的圆心与滚珠丝杆的中心分别位于两侧，所述第二弧面的圆心与滚珠丝杆的中心位于同一侧。
本发明还提供一种电气自动控制系统的控制方法，包括以下步骤，
S1、变送器模块实时采集执行机构在工作时所产生的信息，并将信息传递至工控机控制系统；
S2、工控机控制系统根据变送器模块所采集的信息通过总线将指令信息输送至可编程控制器；
S3、可编程控制器根据实现设定的逻辑通过输出模块控制相应的继电器动作，进而由伺服系统控制执行机构动作；
S4、在执行机构动作的同时，执行机构产生相应的能量，伺服系统将该执行机构所产生的能量反馈至相邻的伺服系统中，以此完成一个循环。
进一步地，在步骤S4中相邻的两个伺服驱动器中的功率逆变单元之间的能量相互传递。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的电气自动控制系统一方面便于使用和控制，可使执行机构的反馈能量无需上网，直接实现连接消耗，节约成本同时节约能源，另一方面伺服驱动器采用滚珠丝杆的可拆卸式结构，便于维护人员一人拆卸，非常方便，无需多人操作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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是本发明电气自动控制系统的框架图。
图2是本发明电气自动控制系统中继电器模块的电路图。
图3是本发明中可拆卸式结构中伺服系统的原理图。
图4是本发明中可拆卸式结构的结构示意图。
图5是本发明中滚珠丝杆微调机构的结构示意图。
图6是本发明电气自动控制方法的流程图。
附图标记说明：1、电气控制柜，2、维护门，3、第一基座，4、伺服驱动器，5、滚珠丝杆座，6、第一滚珠螺母，7、调节旋钮，8、滚珠丝杆，9、第二基座，10、固定螺孔，11、固定板，12、螺杆，13、第二调节旋钮，14、第一弧面，15、第二弧面。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参阅图1所示，本发明提供一种电气自动控制系统，用于控制多个执行机构工作，每个执行机构均与变送器模块连接，该电气自动控制系统包括工控机控制系统、可编程控制器、输出模块、继电器模块和多个伺服系统，所述变送器模块与工控机控制系统连接，所述工控机控制系统与可编程控制器连接，所述可编程控制器通过输出模块与继电器模块连接，所述继电器模块与多个伺服系统连接，每个伺服系统均与一执行机构连接，相邻的两个伺服系统之间均连接，其中伺服系统用于控制被执行机构动作，伺服系统还用于将执行机构在动作过程中所产生的能量回馈至相邻的伺服系统。
参阅图2所示，所述继电器模块包括多个相互并联的继电器（如K1、K2、K3），每个继电器的一端连接输出模块，另一端连接伺服系统，通过控制相应的继电器动作，即可控制与其连接的伺服系统的动作。
参阅图3所示，所述伺服系统包括伺服驱动器和伺服电机，所述伺服驱动器包括相互连接的整流与有源功率因素校正单元、功率逆变单元和嵌入式主控制电路，所述伺服电机与功率逆变单元和嵌入式主控制电路均连接，所述执行机构还与嵌入式主控制电路连接。该伺服驱动器的原理与现有技术一致，不同之处在于，本发明中将相邻的两个伺服驱动器的功率逆变单元连接，这样在使用时，可将执行机构（如重载压力机械）反馈的能量直接输送至另一个伺服驱动器中，以供该执行机构工作。
参阅图4所示，所述工控机控制系统、可编程控制器、输出模块、继电器模块和多个伺服驱动器均集成于一个电气控制柜1内，所述电气控制柜1的背面设有维护门2，所述维护门2的内侧设有第一基座3，多个伺服驱动器均安装于第一基座3上，所述第一基座3通过一可拆卸式结构安装于电气控制柜1的内侧。
所述可拆卸式结构包括滚珠丝杆座5、第一滚珠螺母6、调节旋钮7和滚珠丝杆8，所述第一基座3上设有横向的通孔，所述滚珠丝杆座5安装于电气控制柜1的内侧，所述滚珠丝杆8的一端安装于滚珠丝杆座5上，所述滚珠丝杆8的另一端通过第一滚珠螺母6穿过通孔后裸露于电气控制柜1的外侧，且调节旋钮7安装于滚珠丝杆8的另一端上。在使用时，通过操作调节旋钮7即可使第一基座3上的多个伺服驱动器从维护门出来，只需一人操作即可拆卸掉伺服驱动器，防止由于伺服驱动器的重量过大而需要多人操作。
本发明还包括一用于对滚珠丝杆8进行微调的滚珠丝杆微调机构，以防止由于伺服驱动器的重量过大而造成滚珠丝杆8损坏，同时也能起到一定的支撑作用。
所述滚珠丝杆微调机构包括位于滚珠丝杆8两侧的两个微调结构。
每个微调结构均包括第二基座9、固定板11、螺杆12和第二调节旋钮13，所述固定板11安装于电气控制柜1的内侧，所述第二基座9上设有横向的固定螺孔10，所述第二基座9通过安装于固定螺孔10内的螺杆12与固定板11连接，所述螺杆12的端部安装有第二调节旋钮13，所述第二基座9的内侧下端为第一弧面14，所述第二基座9的内侧上端为第二弧面15，所述第一弧面14的圆心与滚珠丝杆8的中心分别位于两侧，所述第二弧面15的圆心与滚珠丝杆8的中心位于同一侧，也就是在使用时，操作第二调节旋钮13可将第二基座9向内侧或外侧移动，由于滚珠丝杆8的两侧均是与第二基座9的内侧相接触的，由于在第一弧面14或第二弧面15的作用下，可使滚珠丝杆8实现微调（如调节上升或下降）。
参阅图1-图6所示，本发明还提供一种电气自动控制系统的控制方法，包括以下步骤：
S1、变送器模块实时采集执行机构在工作时所产生的信息，并将信息传递至工控机控制系统；
S2、工控机控制系统根据变送器模块所采集的信息通过总线将指令信息输送至可编程控制器；
S3、可编程控制器根据实现设定的逻辑通过输出模块控制相应的继电器动作，进而由伺服系统控制执行机构动作；
S4、在执行机构动作的同时，执行机构产生相应的能量，伺服系统将该执行机构所产生的能量反馈至相邻的伺服系统中（即相邻的两个伺服驱动器中的功率逆变单元之间的能量相互传递），以此完成一个循环。
本发明的电气自动控制系统一方面便于使用和控制，可使执行机构的反馈能量无需上网，直接实现连接消耗，节约成本同时节约能源，另一方面伺服驱动器采用滚珠丝杆的可拆卸式结构，便于维护人员一人拆卸，非常方便，无需多人操作。
下面具体通过实施例来对本发明作进一步介绍。
实施例：
在陶瓷压机行业中的应用，将该控制系统运用在陶瓷压机中，控制系统中包括多个伺服驱动器（45-160KW），每个伺服驱动器均连接一个伺服电机，每个伺服电机均连接一个陶瓷压机，在使用时该控制系统可控制陶瓷压机有序的运行，同时可控制其中一个陶瓷压机下压，另一个陶瓷压机上行，将下压时所产生的重力能源转化为另一个陶瓷压机上行的动能，极大的节约了能源。进一步，如采用45KW的伺服驱动器的重量至少在20kg以上，常规方法至少需要2个以上的人员参与安装，而采用本发明的结构后，只需一人安装即可，非常方便。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种电气自动控制系统，用于控制多个执行机构工作，每个执行机构均与变送器模块连接，其特征在于：该电气自动控制系统包括工控机控制系统、可编程控制器、输出模块、继电器模块和多个伺服系统，所述变送器模块与工控机控制系统连接，所述工控机控制系统与可编程控制器连接，所述可编程控制器通过输出模块与继电器模块连接，所述继电器模块与多个伺服系统连接，每个伺服系统均与一执行机构连接，相邻的两个伺服系统之间均连接，其中伺服系统用于控制被执行机构动作，伺服系统还用于将执行机构在动作过程中所产生的能量回馈至相邻的伺服系统；
所述继电器模块包括多个相互并联的继电器，每个继电器的一端连接输出模块，另一端连接伺服系统；
所述伺服系统包括伺服驱动器和伺服电机，所述伺服驱动器包括相互连接的整流与有源功率因素校正单元、功率逆变单元和嵌入式主控制电路，所述伺服电机与功率逆变单元和嵌入式主控制电路均连接，所述执行机构还与嵌入式主控制电路连接；
所述工控机控制系统、可编程控制器、输出模块、继电器模块和多个伺服驱动器均集成于一个电气控制柜内，所述电气控制柜的背面设有维护门，所述维护门的内侧设有第一基座，多个伺服驱动器均安装于第一基座上，所述第一基座通过一可拆卸式结构安装于电气控制柜的内侧；
所述可拆卸式结构包括滚珠丝杆座、第一滚珠螺母、调节旋钮和滚珠丝杆，所述第一基座上设有横向的通孔，所述滚珠丝杆座安装于电气控制柜的内侧，所述滚珠丝杆的一端安装于滚珠丝杆座上，所述滚珠丝杆的另一端通过第一滚珠螺母穿过通孔后裸露于电气控制柜的外侧，且调节旋钮安装于滚珠丝杆的另一端上；
还包括一用于对滚珠丝杆进行微调的滚珠丝杆微调机构，所述滚珠丝杆微调机构包括位于滚珠丝杆两侧的两个微调结构，每个微调结构均包括第二基座、固定板、螺杆和第二调节旋钮，所述固定板安装于电气控制柜的内侧，所述第二基座上设有横向的固定螺孔，所述第二基座通过安装于固定螺孔内的螺杆与固定板连接，所述螺杆的端部安装有第二调节旋钮，所述第二基座的内侧下端为第一弧面，所述第二基座的内侧上端为第二弧面，所述第一弧面的圆心与滚珠丝杆的中心分别位于两侧，所述第二弧面的圆心与滚珠丝杆的中心位于同一侧。
2.一种根据权利要求1所述的电气自动控制系统的控制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤，
S1、变送器模块实时采集执行机构在工作时所产生的信息，并将信息传递至工控机控制系统；
S2、工控机控制系统根据变送器模块所采集的信息通过总线将指令信息输送至可编程控制器；
S3、可编程控制器根据实现设定的逻辑通过输出模块控制相应的继电器动作，进而由伺服系统控制执行机构动作；
S4、在执行机构动作的同时，执行机构产生相应的能量，伺服系统将该执行机构所产生的能量反馈至相邻的伺服系统中，以此完成一个循环。
3.根据权利要求2所述的电气自动控制系统的控制方法，其特征在于：在步骤S4中相邻的两个伺服驱动器中的功率逆变单元之间的能量相互传递。
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