CN109238189A - 一种生产线自动调零系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种生产线自动调零系统及方法，属于设备自动化领域。所述调零系统包括：步进电机、机架、轴承、滑块和接近开关；所述滑块固定在所述轴承上，所述轴承与所述步进电机连接，所述接近开关固定在所述机架上，所述轴承穿过所述机架，所述滑块与所述接近开关设置在所述机架的同一侧。本发明提供的自动调零系统采用PLC作为控制器，配有高速计数脉冲转换器，选用接近开关作为到达零点位置的开关信号，采用RS485通讯技术作为现场总线，一并完成数据采集传输，实现自动调零。

Description

一种生产线自动调零系统及方法

技术领域

本发明涉及设备自动化领域，特别是涉及一种生产线自动调零系统及方法。

背景技术

目前大型方矩形钢管生产线采用轧辊直接成型技术，且为了使成型的钢管达到理想精度，并满足自动运行要求。每次自动换型时必须将轧辊归零，避免累计误差的产生。因所使用传感器的不同，调零的方式被分为许多种。目前现场采用的传感器为拉绳式传感器。这种传感器硬件上有零点，无法通过软件设置零点。重新调零时只能通过手动将拉绳释放，回到原位来调零，费时费力。

发明内容

本发明的目的是提供一种生产线自动调零系统及方法，用来提高生产线自动调零的精度、生产效率和自动化程度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种生产线自动调零系统，所述系统包括：步进电机、机架、轴承、滑块和接近开关；所述滑块固定在所述轴承上，所述轴承与所述步进电机连接，所述接近开关固定在所述机架上，所述轴承穿过所述机架，所述滑块与所述接近开关设置在所述机架的同一侧。

可选的，所述系统还包括：接近开关支架，与所述机架固定连接，所述接近开关支架用于固定所述接近开关。

可选的，所述接近开关支架为L形薄板结构，所述接近开关支架的短边固定在所述机架上，所述接近开关支架的长边用于固定所述接近开关，所述接近开关支架的长边与所述轴承设置在所述机架的同一侧，且互相平行。

可选的，所述系统还包括：控制器和高速计数脉冲转换器；所述控制器与所述接近开关和所述高速计数脉冲转换器连接。

可选的，所述控制器为PLC，型号为S7-200SMART。

可选的，所述系统还包括：磁尺和磁头，所述磁头与所述高速计数脉冲转换器连接，所述磁尺设置在所述滑块上。

可选的，所述磁尺与所述磁头的距离为1-3mm，所述磁头感应到所述磁尺上的磁栅并转化为A/B相脉冲信号。

一种生产线自动调零方法，包括：

将接近开关安装在零点位置，所述零点位置为轧辊的最小位置；

控制步进电机反转带动滑块向着靠近所述接近开关的方向移动；

当获取所述接近开关的感应信号时，控制所述步进电机停转；

将当前高速计数脉冲转换器的数据设置为零。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供的自动调零系统采用PLC作为控制器，配有高速计数脉冲转换器，选用接近开关作为到达零点位置的开关信号，采用RS485通讯技术作为现场总线，一并完成数据采集传输，实现自动调零。

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为本发明生产线自动调零系统的结构连接图一(立体图)；

图2为本发明生产线自动调零系统的结构连接图二(侧视图)；

图3为本发明生产线自动调零方法的流程图。

附图标号：1—步进电机 2—机架 3—轴承 4—滑块 5—接近开关支架 6—接近开关

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供生产线自动调零系统及方法，用来提高生产线自动调零的精度、生产效率和自动化程度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明生产线自动调零系统的结构连接图一(立体图)；图2为本发明生产线自动调零系统的结构连接图二(侧视图)

如图1-2所示，所述生产线自动调零系统包括：步进电机1、机架2、轴承3、滑块4、接近开关支架5和接近开关6；滑块4固定在轴承3上，轴承3与步进电机1连接，接近开关支架5，与机架2固定连接，接近开关支架5用于固定接近开关6，轴承3穿过机架2，滑块4与接近开关6设置在机架2的同一侧。

接近开关支架5为L形薄板结构，接近开关支架5的短边固定在机架2上，接近开关支架5的长边用于固定接近开关6，接近开关支架5的长边与轴承3设置在机架2的同一侧，且互相平行。

所述生产线自动调零系统还包括：控制器和高速计数脉冲转换器(图1和2中未画出)；控制器与接近开关6和高速计数脉冲转换器连接。

其中，控制器为PLC，型号为S7-200SMART。

所述生产线自动调零系统还包括：磁尺和磁头，磁头与高速计数脉冲转换器连接，磁尺设置在滑块4上。磁尺与磁头的距离为1-3mm，磁头感应到磁尺上的磁栅并将位置信息转化为A/B相脉冲信号传送至高速计数脉冲转换器中。

图3为本发明生产线自动调零方法的流程图。如图3所示，所述生产线自动调零方法，包括：

步骤31：将接近开关安装在零点位置，所述零点位置为轧辊的最小位置。

步骤32：控制步进电机反转带动滑块向着靠近所述接近开关的方向移动。系统上电或是换型开始时，步进电机带动轴承使轧辊向着靠近接近开关的方向移动，滑块固定在轴承上也随之同步移动。而接近开关通过接近开关支架固定在机架上不动。

步骤33：当获取所述接近开关的感应信号时，控制所述步进电机停转。

步骤34：将当前高速计数脉冲转换器的数据设置为零。

当滑块移动至接近开关前方时，接近开关感应到并发出信号；此时控制系统控制步进电机停转，同时将高速计数脉冲转换器内的数据设置为零，即将此时的位置设定为零点。

由于本发明中测量轧辊位置的传感器是磁栅尺，而磁栅尺本身无法设置零点，故采用高速计数脉冲转换器作为测量数据的中枢，将高速计数脉冲转换器与PLC通过RS485通讯协议连接，可以将高速计数脉冲转换器中的数据设置为零，从而达到设定零点的目的。本发明中接近开关作为触发设定零点的硬件设施，当接近开关感应到滑块移动至前方时，给出设定零点的信号

本发明主要包括：零点的设置和零点的触发。

1、零点的设置。大型方钢生产过程中，换型时根据型号的不同，各组轧辊的位置也不同。但每组轧辊均有其极限位置，最大位置称作上限，最小位置称作下限。本发明中将下限作为给定的零点位置。硬件上，将接近开关的安装位置确定在零点位置，当接近开关感应到磁性物体时，给出信号，系统执行写零点操作。

2、零点的触发。每次系统上电时，通过控制电机反转，使机组上的滑块随轧辊一同移动，直至使接近开关感应到，发出信号，电机停止运行。此时判定为触发零点，系统给触发到零点对应的磁栅尺写零点，直至所有的磁栅尺均触发了零点，系统才执行下面的指令。每次换型时也要完成所有机组触发零点的操作，这样做可以消除磁栅尺移动后产生的累积误差，提高精度。

本发明提供的自动调零系统采用PLC作为控制器，配有高速计数脉冲转换器，选用接近开关作为到达零点位置的开关信号，采用RS485通讯技术作为现场总线，一并完成数据采集传输，实现自动调零。

本发明的优势如下：

1、采用高速计数脉冲转换器，可以采集多路脉冲信号，并通过RS485通讯形式将数据传出，大大节约了成本。而普通的PLC只能通过扩展高速计数模块来采集多路脉冲信号。

工业现场要求PLC能够通过RS485通讯采集脉冲信号，而且可以通过PROFINET通讯协议与其他PLC通讯。S7-200SMART PLC本体集成1个以太网接口和1个RS485接口，可同时支持RS485通讯和PROFINET通讯协议，满足工业现场要求。而其他PLC往往只支持一种通讯，不可用；有的PLC虽然支持这两种通讯，但是体型较大，安装空间不足，而S7-200SMART体型小巧，不占用多余的安装空间。对于只支持PROFINET通讯协议的PLC来说，只能通过扩展高速计数模块这一种方式来采集多路脉冲信号。对于只支持RS485通讯协议的PLC来说，虽然不用扩展高速计数模块，但是由于不支持持PROFINET通讯协议，无法与其他PLC通讯，也就无法将调零系统与其他控制系统融合，缺乏实际意义。

2、采用RS485作为工业现场通讯协议，实现了数据的长距离传输，而且相比于普通的扩展高速计数模块的方式，接线长度大大减小，提高了可靠性。

因为如果是通过扩展PLC高速计数模块的方式，需要把每个磁栅尺与现场控制柜中的PLC接线连接。而通过RS485通讯协议，只需两根线串联所有磁栅尺和PLC即可，接线长度会大大减小。

3、采用的S7-200SMART PLC还留有一个网口，可以为系统的扩展提供可能，也可以将本地数据传送至远程控制系统中。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种生产线自动调零系统，其特征在于，所述系统包括：步进电机、机架、轴承、滑块和接近开关；所述滑块固定在所述轴承上，所述轴承与所述步进电机连接，所述接近开关固定在所述机架上，所述轴承穿过所述机架，所述滑块与所述接近开关设置在所述机架的同一侧。

2.根据权利要求1所述的生产线自动调零系统，其特征在于，所述系统还包括：接近开关支架，与所述机架固定连接，所述接近开关支架用于固定所述接近开关。

3.根据权利要求2所述的生产线自动调零系统，其特征在于，所述接近开关支架为L形薄板结构，所述接近开关支架的短边固定在所述机架上，所述接近开关支架的长边用于固定所述接近开关，所述接近开关支架的长边与所述轴承设置在所述机架的同一侧，且互相平行。

4.根据权利要求1所述的生产线自动调零系统，其特征在于，所述系统还包括：控制器和高速计数脉冲转换器；所述控制器与所述接近开关和所述高速计数脉冲转换器连接。

5.根据权利要求4所述的生产线自动调零系统，其特征在于，所述控制器为PLC，型号为S7-200SMART。

6.根据权利要求4所述的生产线自动调零系统，其特征在于，所述系统还包括：磁尺和磁头，所述磁头与所述高速计数脉冲转换器连接，所述磁尺设置在所述滑块上。

7.根据权利要求6所述的生产线自动调零系统，其特征在于，所述磁尺与所述磁头的距离为1-3mm，所述磁头感应到所述磁尺上的磁栅并将位置信息转化为A/B相脉冲信号传送至高速计数脉冲转换器中。

8.一种生产线自动调零方法，其特征在于，包括：

将接近开关安装在零点位置，所述零点位置为轧辊的最小位置；

控制步进电机反转带动滑块向着靠近所述接近开关的方向移动；

当获取所述接近开关的感应信号时，控制所述步进电机停转；将当前高速计数脉冲转换器的数据设置为零。