CN108845543A - 一种四轴冲压上料机器人电气控制系统 - Google Patents

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于华
庞文凯
李公文
王小龙
许德章
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Abstract

本发明涉及一种四轴冲压上料机器人电气控制系统，包括人机操作界面，用于操作者与设备交互并实现控制过程的可视化；主控模块，与人机操作界面通讯连接且进行程序的编写和执行；运动控制模块，连接在主控模块上且将运动控制过程翻译成可被识别的脉冲信号；伺服驱动模块，与运动控制模块相连且接收脉冲信号后转化为电压信号；还包括与人机操作界面相连的操作面板、与运动控制模块相连的外围设备、连接在伺服驱动模块上的伺服电机、连接在伺服电机上的电机编码器。本发明实现控制编程更方便，操作更简单，只需将使用到的点位信息示教完成，即可实现自动生产运行，有利于降低产业技术投资成本，提高工作效率。

Description

一种四轴冲压上料机器人电气控制系统
技术领域
本发明涉及电气控制技术领域，具体的说是一种四轴冲压上料机器人电气控制系统。
背景技术
冲压行业具有其工作环境恶劣，危险性高，工作强度大，人工成本高，效率要求高的特点，冲压机器人的使用大大解决了这些问题。目前，冲压机器人控制系统大多使用运动控制卡控制，虽然使用运动控制卡达到了多功能、高精度的目的，但是其对编程人员的编程水平要求极高，需要利用高级语言C++、C#、VB、VB.net、Labview等高级编程语言进行再次开发。
中国专利号为CN201120033124.1的实用新型专利：一种全伺服瓦楞纸印刷机电气控制系统，包括触摸屏、可编程控制器、运动控制器、伺服单元和伺服电机，运动控制器包括一主运动控制器和多个子运动控制器。由触摸屏实现人机界面，触摸屏与可编程控制器连接进行自由口通信，可编程控制器通过以太网与主运动控制器连接传输信号，主运动控制器通过运动总线连接各子运动控制器，各子运动控制器分别通过与之连接的一组伺服单元控制相应的伺服电机，使全伺服瓦楞纸印刷机的各功能部正确运转。该实用新型只能实现内部已完成的程序控制设备运行，无法降低编程难度进行再次开发，也就不利于降低技术投资成本。
因此，迫切需要一种可适用于大多数工程设计人员编程，且编程过程简单的电气系统。
发明内容
为了避免和解决上述技术问题，本发明提出了一种四轴冲压上料机器人电气控制系统。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种四轴冲压上料机器人电气控制系统，包括：
人机操作界面，用于操作者与设备交互并实现控制过程的可视化。
主控模块，与人机操作界面通讯连接且进行程序的编写和执行。
运动控制模块，连接在主控模块上且将运动控制过程翻译成可被识别的脉冲信号。
伺服驱动模块，与运动控制模块相连且接收脉冲信号后转化为电压信号。
还包括与人机操作界面相连的操作面板、与运动控制模块相连的外围设备、连接在伺服驱动模块上的伺服电机、连接在伺服电机上且将位置和速度反馈至伺服驱动模块中的电机编码器。
优选的，人机操作界面包括手动模式界面和自动模式界面。
优选的，所述手动模式界面包括轴一至轴四中各个轴的点动运行、点动速度设置。
优选的，所述自动模式包括系统的启动按钮、停止按钮、复位按钮、急停按钮、电源指示灯、各轴运行速度、各轴当前位置信息。
优选的，所述主控模块为可编程的PLC，所述主控模块具有制定相关系统参数的向导设置，利用向导设置产生的指令可进行控制程序的编写。
优选的，所述运动控制模块包括有五个数字量输入点和两个高速脉冲输出端口。
优选的，所述五个数字量输入点包括停止开关、参考点开关、零脉冲信号开关、正方向极限位置开关、负方向极限位置开关。
优选的，所述电机编码器固定在伺服电机上，所述电机编码器的线缆与伺服驱动模块相连且将信息及时反馈给伺服驱动模块，以达到伺服驱动模块与伺服电机之间的半闭环控制。
优选的，所述操作面板包括启动按钮、停止按钮、复位按钮、急停按钮和系统电源指示灯。
优选的，所述外围设备包括外部机床给出的动作信号、外部各轴原点开关、各轴的正限位开关、各轴的负限位开关。
本发明的有益效果是：本发明实现控制编程更方便，操作更简单，适合大多数工程设计人员编程，只需将使用到的点位信息示教完成，即可实现自动生产运行，有利于降低产业技术投资成本，提高工作效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的逻辑结构框图；
图2为本发明的动作流程图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。
如图1至图2所示，一种四轴冲压上料机器人电气控制系统，包括：
人机操作界面，用于操作者与设备交互并实现控制过程的可视化。
主控模块，与人机操作界面通讯连接且进行程序的编写和执行。
运动控制模块，连接在主控模块上且将运动控制过程翻译成可被识别的脉冲信号。
伺服驱动模块，与运动控制模块相连且接收脉冲信号后转化为电压信号。
还包括与人机操作界面相连的操作面板、与运动控制模块相连的外围设备、连接在伺服驱动模块上的伺服电机、连接在伺服电机上且将位置和速度反馈至伺服驱动模块中的电机编码器。
人机操作界面包括手动模式界面和自动模式界面。并通过通讯电缆与主控模块相连，进行实施数据的传输和控制。
所述手动模式界面包括轴一至轴四中各个轴的点动运行、点动速度设置。
所述自动模式包括系统的启动按钮、停止按钮、复位按钮、急停按钮、电源指示灯、各轴运行速度、各轴当前位置信息。从而可通过程序实现自动运行。
所述主控模块为可编程的PLC，所述主控模块具有制定相关系统参数的向导设置，利用向导设置产生的指令可进行控制程序的编写。所述主控模块通过自身的扩展接口实现与运动控制模块相连，进行数据的传输与程序的执行，并实现对运动控制模块的控制，且控制主控模块的相关信号可由人机操作界面和操作面板发出。
所述运动控制模块用来接收主控模块的控制指令，收到相关控制指令后，进行相关脉冲串的发送，进而控制伺服驱动模块产生相应的动作。
所述运动控制模块包括有五个数字量输入点和两个高速脉冲输出端口。通过网络连接头与主控模块的扩展接口相连接，实现与主控模块中CPU的通讯控制。
所述五个数字量输入点包括停止开关、参考点开关、零脉冲信号开关、正方向极限位置开关、负方向极限位置开关。
所述伺服驱动模块通过线缆与运动控制模块的脉冲输出端口相连，接收脉冲串，然后通过电路变换转换成电压信号输送给伺服电机以实现运动的目的。
所述伺服电机模块通过电源线缆与伺服驱动模块相连，接收伺服驱动模块发送的电压信号，根据电压信号的变化实现电机内部磁场的变化，从而实现电机的转动控制。
所述电机编码器固定在伺服电机上，所述电机编码器的线缆与伺服驱动模块相连且将信息及时反馈给伺服驱动模块，以达到伺服驱动模块与伺服电机之间的半闭环控制。
所述操作面板包括启动按钮、停止按钮、复位按钮、急停按钮和系统电源指示灯。
其中各按钮的功能如下：
启动按钮——控制程序开始执行。
停止按钮——控制程序停止执行。
急停按钮——遇紧急情况时对设备进行紧急停止操作。
复位按钮——出现故障时进行信号的复位操作。
系统电源指示灯——用以显示设备电源供应是否正常的信号设备。
所述外围设备包括外部机床给出的动作信号、外部各轴原点开关、各轴的正限位开关、各轴的负限位开关。正负限位开关用于各轴的运动范围的限制，原点开关用于机器人原点丢失时原点的找寻，实现对设备运动范围、初始位置的控制。
使用时，首先将设备上电，该设备为外部机床，然后检查各轴原点位置是否正确，若不正确，则执行回原点程序；若正确，则进行手动模式进行各位置的示教操作。然后判断各位置是否示教完成，若未完成，则继续示教，若完成，则设置自动运行速度，然后自动运行，等待结束信号停止系统运行。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种四轴冲压上料机器人电气控制系统，其特征在于：包括：
人机操作界面，用于操作者与设备交互并实现控制过程的可视化；
主控模块，与人机操作界面通讯连接且进行程序的编写和执行；
运动控制模块，连接在主控模块上且将运动控制过程翻译成可被识别的脉冲信号；
伺服驱动模块，与运动控制模块相连且接收脉冲信号后转化为电压信号；
还包括与人机操作界面相连的操作面板、与运动控制模块相连的外围设备、连接在伺服驱动模块上的伺服电机、连接在伺服电机上且将位置和速度反馈至伺服驱动模块中的电机编码器。
2.根据权利要求1所述的一种四轴冲压上料机器人电气控制系统，其特征在于：人机操作界面包括手动模式界面和自动模式界面。
3.根据权利要求2所述的一种四轴冲压上料机器人电气控制系统，其特征在于：所述手动模式界面包括轴一至轴四中各个轴的点动运行、点动速度设置。
4.根据权利要求2所述的一种四轴冲压上料机器人电气控制系统，其特征在于：所述自动模式包括系统的启动按钮、停止按钮、复位按钮、急停按钮、电源指示灯、各轴运行速度、各轴当前位置信息。
5.根据权利要求1所述的一种四轴冲压上料机器人电气控制系统，其特征在于：所述主控模块具有制定相关系统参数的向导设置，利用向导设置产生的指令可进行控制程序的编写。
6.根据权利要求1所述的一种四轴冲压上料机器人电气控制系统，其特征在于：所述运动控制模块包括有五个数字量输入点和两个高速脉冲输出端口。
7.根据权利要求6所述的一种四轴冲压上料机器人电气控制系统，其特征在于：所述五个数字量输入点包括停止开关、参考点开关、零脉冲信号开关、正方向极限位置开关、负方向极限位置开关。
8.根据权利要求1所述的一种四轴冲压上料机器人电气控制系统，其特征在于：所述电机编码器固定在伺服电机上，所述电机编码器的线缆与伺服驱动模块相连且将信息及时反馈给伺服驱动模块，以达到伺服驱动模块与伺服电机之间的半闭环控制。
9.根据权利要求1所述的一种四轴冲压上料机器人电气控制系统，其特征在于：所述操作面板包括启动按钮、停止按钮、复位按钮、急停按钮和系统电源指示灯。
10.根据权利要求1所述的一种四轴冲压上料机器人电气控制系统，其特征在于：所述外围设备包括外部机床给出的动作信号、外部各轴原点开关、各轴的正限位开关、各轴的负限位开关。
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