CN108858393B - 一种切割机控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种切割机控制系统，所述系统包括：主接触器：控制切割主电源的启动和停止；三相整流变压器：将三相输入交流电变换成所需要的伏安特性；三相桥整：将三相整流变压器输出的交流电变换成切割所需要的直流电流；控制变压器：提供控制电路所需的电压；程序控制电路：按规定程序控制主电源工作等过程；热保护：用于监控主机、三相整流变压器的温度，温升过高时，保护立即动作，使主机处于保护停机状态；变频器：主要对牵引电机进行调速，可实现电机无级调速；PLC控制电路：主要实现对切割过程的全程自动控制还有总机监视即现场总线控制；行程开关以及电磁阀。应用本发明的实施例，提高进气处理和电源检查的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及切割机技术领域，更具体地说，它涉及一种切割机控制系统。
背景技术
双管塑料牵引切割机主要与塑料挤出机一模双腔配套使用，主要适用于塑料管材、异型材、软管等塑料制品的自动生产线，该机适用范围广，使用方便，是同时进行牵引与切割的专用设备。
由于本机牵引与切割连体并采用了PLC控制电路文本显示器显示，进行全自动控制，所以该机更趋合理，更趋完美，使其具备了能显示状态、计数、推料时间，以及直接调节影响生产速度的诸多时间等特殊功能，因而改变了以往电-器元件多，行程开关多，易出故障等缺点。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种切割机控制系统，旨在当三相整流变压器接通输入三相电源和输入压缩空气，且打开主机电源开关及切割锯开关，电磁阀导通，压缩空气经过空气过滤减压器过滤并减压后，进入气缸，提高进气处理和电源检查的安全性。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种切割机控制系统，所述系统包括：主接触器：控制切割主电源的启动和停止；
三相整流变压器：将三相输入交流电变换成所需要的伏安特性；
三相桥整：将三相整流变压器输出的交流电变换成切割所需要的直流电流；
控制变压器：提供控制电路所需的电压；
程序控制电路：按规定程序控制主电源工作、压缩空气通气即牵引和切割、切割气体延时关闭、翻料过程；
热保护：用于监控主机、三相整流变压器的温度，温升过高时，保护立即动作，使主机处于保护停机状态；
变频器：主要对牵引电机进行调速，可实现电机无级调速；
PLC控制电路：主要实现对切割过程的全程自动控制还有总机监视即现场总线控制；
行程开关：根据动作情况给程序控制电路发出信号；
电磁阀：在程序控制电路控制下输入压缩空气，使其开启和关闭。
通过采用上述技术方案，当所述三相整流变压器接通输入三相电源和输入压缩空气，且打开主机电源开关及切割锯开关，电磁阀导通，压缩空气经过空气过滤减压器过滤并减压后，进入气缸，提高进气处理和电源检查的安全性。
进一步地，所述PLC控制电路用于控制进行主机切割和辅机翻料，且所述主机内设置有冷却风扇，用以冷却主变压器及主机的热量，所述温度保护电路用于采集三相整流变压器及所述主机内的温度，且所述温度保护电路与电机保护装置相连。
通过采用上述技术方案，在PLC控制电路的控制下进行主机切割和辅机翻料。为加快主机的散热速度，机内设有冷却风扇，用以冷却主变压器及主机的热量，为防止主机过温而损坏三相整流变压器，机内设有温度保护电路，为防止切割电机堵转，还设有电机保护装置
通过采用上述技术方案，所述程序控制电路控制切割的过程包括：
获取设备电信号，根据电信号确认设备连接正常的情况下,接收操作指令；
接收闭合供电开关指令，向主机供电，并检查供电信息中是否包含缺相信息，若是，则发送缺相指示至主机面板，且通过LED进行指示，当三相供电正常后，主机内冷却风扇应按箭头指示方向转动，若转动相反，应将输入三相电源线相位调换任意两相，即能改变转向；
将主机面板上电源开关置于开的位置，并点亮电源指示灯应发亮；
向主机供气，并将试气、切割所对应的开关置于开的位置，割炬喷嘴中应喷出压缩空气，并进行试验，若在试验期间内气压不足则检查空气过滤减压器所对应的压力值，并判断所述压力值是否低于预设值，否则，表明气源压力不足或流量不足、供气管路内孔太小、气压下降。
通过采用上述技术方案，通过程序控制电路控制的自动切割过程，能够自动识别电源缺相、错相的问题，并能够及时发现压缩空气的气压不足问题，避免了在电源错接和气压问题造成切割过程失败。
进一步地，所述PLC控制电路执行自动切割的过程包括：
将操作面板上的手动自动旋钮打到自动位置；
控制切割机将以PLC控制电路中的程序进行切割，执行顺序为：切割机气缸复位、牵引压紧、延时后开始切割、复位、翻料延时、延时后翻料动作、牵引气缸压紧或放松。
通过采用上述技术方案，通过PLC控制程序设置的自动执行和手动执行程序能够针对不同的切割要求，提高切割机的应用广泛性。
进一步地，所述PLC控制电路选用西门子公司的S7-300系列PLC控制电路，CPU模板的型号选为CPU315-2DP，该PLC控制电路供电电源为DC 24V，对二进制和浮点数运算具有较高的处理能力。
通过采用上述技术方案，通过选择的PLC控制电路电路处理器型号，能够增强对数据多样性的处理，尤其是对对二进制和浮点数运算具有较高的处理能力，提高了数据处理的能力，进一步提高对PLC控制电路的可靠性。
进一步地，所述PLC控制电路的程序设计采用模块化编程思想，程序按照控制功能的不同，划分为进气运动控制、割枪运动控制、气体气压控制、操作指示灯显示、切割信号判断五个功能模块。
通过采用上述技术方案，通过将PLC控制电路以模块化的思想进行处理，按照功能不同划分为五个功能模块，便于在后续的切割处理过程中针对不同的模块功能障碍及时排查对应功能模块的问题，缩小问题的排查范围，提高问题排查的效率以及缩小问题排查的范围。
进一步地，所述PLC控制电路选用的是ABB公司通用型变频器-ACS143变频器，电动机Y802-8、选取变频器ABB ACS143-K75-3/0.37KW。
通过采用上述技术方案，ABB公司通用型变频器-ACS143变频器和电动机Y802-8和变频器，均为可靠性较高且性价比也较高的设备，在满足本发明实施例处理能力的同时能够降低设备的整体成本。
进一步地，所述PLC控制电路执行切割模式还包括手动切割。
通过采用上述技术方案，通过PLC控制程序设置的自动执行和手动执行程序能够针对不同的切割要求，提高切割机的应用广泛性。
进一步地，所述PLC控制电路通讯模板选用CP343-1，可直接使用以太网进行监控，输入模块的型号选为SM 322 D016xDC24V/0.5A。
通过采用上述技术方案，通过PLC控制电路的电路通讯模板能够通过以太网进行数据监控，实现切割机的远程监控，能够较好的应用于异地检查和数据监控中。
附图说明
图1为本发明提供的一种实施方式的切割机控制系统结构示意图；
图2为为本发明实施例的一种具体应用实施例示意图。
具体实施方式
实施例：
以下结合附图1-2对本发明作进一步详细说明。
如图1，一种切割机控制系统，所述系统包括：
主接触器：控制切割主电源的启动和停止；
三相整流变压器：将三相输入交流电变换成所需要的伏安特性；
三相桥整：将三相整流变压器输出的交流电变换成切割所需要的直流电流；
控制变压器：提供控制电路所需的电压；
程序控制电路：按规定程序控制主电源工作、压缩空气通气即牵引和切割、切割气体延时关闭、翻料过程；
热保护：用于监控主机、三相整流变压器的温度，温升过高时，保护立即动作，使主机处于保护停机状态；
变频器：主要对牵引电机进行调速，可实现电机无级调速；
PLC控制电路：实现对切割过程的全程自动控制还有总机监视即现场总线控制；
行程开关：根据动作情况给程序控制电路发出信号；
电磁阀：在程序控制电路控制下输入压缩空气，使其开启和关闭。
可以理解的是，本发明实施例采用牵引切割一体机结构设计，通过特殊的同步机构，使得跟踪切割线速度与牵引线速度保持完全的同步。
上下履带采用双电机单独驱动，由同一个变频器控制，调速精度准确。履带胶块采用快换结构，无级调压。履带驱动电机、，动力源可靠性大大提高、性能卓越。上履带四气缸支撑，通过调压阀可实现上履带的平起平落，使履带对型材的压力更均匀，胶块摩损的一致性更好，胶块平均寿命得到提高。牵引机配备了自动贴膜机构，该机构可实现上下、左右贴膜的通用。不锈钢切割平台，强力吸屑，气缸压紧及同步机构的匹配，使切割动作准确、型材断面平整、性能可靠且外形美观。切割外罩有效减少了切割噪音。
需要说明的是，接通输入三相电源和输入压缩空气，打开主机电源开关及切割锯开关，电磁阀导通，压缩空气经过空气过滤减压器过滤并减压后，进入个部分气缸。在PLC控制电路的控制下进行主机切割和辅机翻料。为加快主机的散热速度，机内设有冷却风扇，用以冷却主变压器及主机的热量，为防止主机过温而损坏三相整流变压器，机内设有温度保护电路，为防止切割电机堵转，还设有电机保护装置。
另外，本发明实施例提供的切割机适用PE，PVC等一出二管材的牵引与切割，牵引切割管材范围为：直径12-75mm,牵引速度为：0.3-12m/min,牵引功率为：1.5KW,切割功率为：0.75KW,采用变频调速，使用简单方便，外形美观大方，是中小型企业的理想的设备
本发明的一种实现方式中，当所述三相整流变压器接通输入三相电源和输入压缩空气，且打开主机电源开关及切割锯开关，电磁阀导通，压缩空气经过空气过滤减压器过滤并减压后，进入气缸。
通过对进入气缸的压缩空气的控制，以及接通输入三相电源和输入压缩空气，且打开主机电源开关及切割锯开关，电磁阀导通，压缩空气经过空气过滤减压器过滤并减压实现对压缩空气进入气缸的安全控制。
本发明的另一种实现方式中，所述PLC控制电路用于控制进行主机切割和辅机翻料，且所述主机内设置有冷却风扇，用以冷却主变压器及主机的热量，所述温度保护电路用于采集三相整流变压器及所述主机内的温度，且所述温度保护电路与电机保护装置相连。
通过PLC控制电路控制主机和辅机的动作，并通过在主机内设置冷却风扇和温度保护电路和电机保护电路实现对主机和电机的过热保护，提高主机和电机的使用寿命和提高使用安全性。
本发明的再一种实现方式中，所述程序控制电路控制切割的过程包括：获取设备电信号，根据电信号确认设备连接正常的情况下,接收操作指令；接收闭合供电开关指令，向主机供电，并检查供电信息中是否包含缺相信息，若是，则发送缺相指示至主机面板，且通过LED进行指示，当三相供电正常后，主机内冷却风扇应按箭头指示方向转动，若转动相反，应将输入三相电源线相位调换任意两相，即能改变转向；将主机面板上电源开关置于开的位置，并点亮电源指示灯应发亮；向主机供气，并将试气、切割所对应的开关置于开的位置，割炬喷嘴中应喷出压缩空气，并进行试验，若在试验期间内气压不足则检查空气过滤减压器所对应的压力值，并判断所述压力值是否低于预设值，否则，表明气源压力不足或流量不足、供气管路内孔太小、气压下降。
通过程序控制电路控制的自动切割过程，能够自动识别电源缺相、错相的问题，并能够及时发现压缩空气的气压不足问题，避免了在电源错接和气压问题造成切割过程失败。
具体的，本发明实施例中，所述PLC控制电路执行自动切割的过程包括：将操作面板上的手动自动旋钮打到自动位置；控制切割机将以PLC控制电路中的程序进行切割，执行顺序为：切割机气缸复位、牵引压紧、延时后开始切割、复位、翻料延时、延时后翻料动作、牵引气缸压紧或放松。
一种具体实现方式中，如图2所示，切割机在原位等待，若操作盘面上相应指示灯亮，表示设备冷却系统可以工作。按下电源开关开，PLC控制电路各置位复位触发器复位。待切割塑料准备就位时，自动定尺装置将定尺信号到送入PLC控制电路，PLC控制电路发出切割工作指令，夹钳电磁阀得电，夹钳气缸动作夹紧铸坯，使切割机与运行，切割枪开始预热。预热3秒后，发出切割信号，枪切割氧电磁阀得电，枪切割氧管路通，切割枪转为切割火焰，切割枪电动机向前运行切割。当切割撞尺碰到切割枪前限位或切割机撞尺碰到切割机前限位时，发出切割结束信号。夹钳电磁阀失电，夹钳气缸带动夹钳臂松开，切割枪电动机停转，枪切割氧和枪预热氧及燃气电磁阀均失电，各气体管路关闭，切割火焰关闭，延时3秒，切割枪变频器得电，切割枪电动机得电，以设定的恒定速度反转返回碰到枪原位，停比。同时切割机变频器得电，切割机电动机得电，以设定的恒速反转快速后退；碰到车减速位时，切割机变频器转慢速继续后退到原限位，切割机制动器得电，切割机电动机停转，停比在原位上，完成整个自动切割过程，静候下一个切割指令。
从上述可以看出，其中切割机电气控制的逻辑部分由PLC控制电路程序控制来实现，而切割机的调速部分则选用高性能的变频器来分别控制切割机及切割枪电机的转速。
火焰切割机逻辑控制系统的控制核心是PLC控制电路，哪些信号需要输入到PLC控制电路，PLC控制电路需要驱动哪些负载，都会影响到整个控制系统I/O点数的分配。因此，I/O点数的确定，是设计整个PLC控制电路电气控制系统首先需要解决的问题。本系统是为一整套全自动火焰切割机而设计的，根据PLC控制电路的I/O点数使用原则，应预留10％～15％的I/O点以做备用。系统中实际需要的输入点数为31点，输出点数为30点，因此，笔者选用西门子公司的S7-300系列PLC控制电路，CPU模板的型号选为CPU315-2DP，该PLC控制电路供电电源为DC24V，对二进制和浮点数运算具有较高的处理能力，组合MPI/PROFIBUSDP主从接口，通讯模板选用CP343-1，可直接使用以太网进行监控，输入模块的型号选为SM322D016xDC24V/0.5A，需两块。
根据电气控制工艺要求，程序设计采用模块化编程思想。程序按照控制功能的不同，划分为车运动控制、割枪运动控制、气体控制、操作台灯显示、切割信号判断共计五个功能模块。程序执行时由主程序中的指令决定在什么情况下调用哪一个功能模块，以完成相应的工作任务。被调用的功能模块程序执行完后，返回主程序中的调用点再继续执行主程序。由于只是在需要时才调用相关程序块，大大提高CPU的利用率。
切割机因为对起动、制动位置精度要求较高，固选用带有机械制动器抱ICJ的电动机。切割枪选用电气制动。
由于主电路的电源为工频电源，所以选择380V，三相50/60HZ的变频器。基于价格、稳定性等方面因素的考虑，火焰切割机电气控制系统选用的是ABB公司通用型变频器-ACS143变频器，电动机Y802-8选取变频器ABBACS143-K75-30.37KW，电动机YSJ7134选取变频器ABBACS143-1K1-30.55KW。
LC通过向ABB-ACS143变频器发出小车/割枪前进和后退指令，从而控制电动机的转动方向，决定小车/割枪的前后运动；PLC控制电路通过向ABB-ACS143变频器发出小车/割枪高速和低速运行指令，从而问接控制电动机的转动速度，决定小车/割枪的高/低速运行。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、当所述三相整流变压器接通输入三相电源和输入压缩空气，且打开主机电源开关及切割锯开关，电磁阀导通，压缩空气经过空气过滤减压器过滤并减压后，进入气缸，提高进气处理和电源检查的安全性。
2、能够自动识别电源缺相、错相的问题，并能够及时发现压缩空气的气压不足问题，避免了在电源错接和气压问题造成切割过程失败。
3、通过采用上述技术方案，通过PLC控制程序设置的自动执行和手动执行程序能够针对不同的切割要求，提高切割机的应用广泛性。
4、通过PLC控制电路的电路通讯模板能够通过以太网进行数据监控，实现切割机的远程监控，能够较好的应用于异地检查和数据监控中。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (9)
1.一种切割机控制系统，其特征在于，所述系统包括：
主接触器：控制切割主电源的启动和停止；
三相整流变压器：将三相输入交流电变换成所需要的伏安特性；
三相桥整：将三相整流变压器输出的交流电变换成切割所需要的直流电流；
控制变压器：提供控制电路所需的电压；
程序控制电路：按规定程序控制主电源工作、压缩空气通气即牵引和切割、切割气体延时关闭、翻料过程；
热保护：用于监控主机、三相整流变压器的温度，温升过高时，保护立即动作，使主机处于保护停机状态；
变频器：主要对牵引电机进行调速，可实现电机无级调速；
PLC控制电路：主要实现对切割过程的全程自动控制还有总机监视即现场总线控制；
行程开关：根据动作情况给程序控制电路发出信号；
电磁阀：在程序控制电路控制下输入压缩空气，使其开启和关闭；
所述程序控制电路控制切割的过程包括：
获取设备电信号，根据电信号确认设备连接正常的情况下,接收操作指令；
接收闭合供电开关指令，向主机供电，并检查供电信息中是否包含缺相信息，若是，则发送缺相指示至主机面板，且通过LED进行指示，当三相供电正常后，主机内冷却风扇应按箭头指示方向转动，若转动相反，应将输入三相电源线相位调换任意两相，即能改变转向；
将主机面板上电源开关置于开的位置，并点亮电源指示灯应发亮；
向主机供气，并将试气、切割所对应的开关置于开的位置，割炬喷嘴中喷出压缩空气，并进行试验，若在试验期间内气压不足则检查空气过滤减压器所对应的压力值，并判断所述压力值是否低于预设值，否则，表明气源压力不足或流量不足、供气管路内孔太小、气压下降。
2.根据权利要求1所述的切割机控制系统，其特征在于，当所述三相整流变压器接通输入三相电源和输入压缩空气，且打开主机电源开关及切割锯开关，电磁阀导通，压缩空气经过空气过滤减压器过滤并减压后，进入各部分气缸。
3.根据权利要求1或2所述的切割机控制系统，其特征在于，所述PLC控制电路用于控制进行主机切割和辅机翻料，且所述主机内设置有冷却风扇，用以冷却主变压器及主机的热量，所述主机内还设有温度保护电路和电机保护装置，所述温度保护电路用于采集三相整流变压器及所述主机内的温度，且所述温度保护电路与所述电机保护装置相连。
4.根据权利要求1或2所述的切割机控制系统，其特征在于，所述PLC控制电路执行自动切割的过程包括：
将操作面板上的手动自动旋钮打到自动位置；
控制切割机将以PLC控制电路中的程序进行切割，执行顺序为：切割机气缸复位、牵引压紧、延时后开始切割、复位、翻料延时、延时后翻料动作、牵引气缸压紧或放松。
5.根据权利要求1或2所述的切割机控制系统，其特征在于，所述PLC控制电路选用西门子公司的S7-300系列PLC控制电路，CPU模板的型号选为CPU315-2DP，该PLC控制电路供电电源为DC 24V，对二进制和浮点数运算具有较高的处理能力。
6.根据权利要求1所述的切割机控制系统，其特征在于：所述PLC控制电路的程序设计采用模块化编程思想，程序按照控制功能的不同，划分为进气运动控制、割枪运动控制、气体气压控制、操作指示灯显示、切割信号判断五个功能模块。
7.根据权利要求1所述的切割机控制系统，其特征在于，所述PLC控制电路选用的是ABB公司通用型变频器-ACS143变频器，电动机Y802-8选取变频器ABBACS143-K75-3/0.37KW。
8.根据权利要求1所述的切割机控制系统，其特征在于，所述PLC控制电路执行切割模式还包括手动切割。
9.根据权利要求5所述的切割机控制系统，其特征在于，所述PLC控制电路通讯模板选用CP343-1，可直接使用以太网进行监控，输入模块的型号选为SM 322 D016xDC24V/0.5A。
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- 2018-07-11 CN CN201810757088.XA patent/CN108858393B/zh active Active
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