CN109782687B - 同步压机线控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种同步压机线控制系统及一种同步压机线控制方法，同步压机线控制系统包括运动控制器和安全PLC，运动控制器包括：编码器采集模块，采集来自滑块编码器的数据信息；虚轴控制模块，判断虚轴位置并输出压机与虚轴的同步计算数据；以及相位差计算模块，根据滑块编码器的数据信息计算相邻两台压机间的相位差，运动控制器对相位差进行运算，并输出运算值。安全PLC包括：压机控制模块，根据虚轴控制模块输出的压机与虚轴的同步计算数据和运动控制器输出的运算值计算出压机运行数据；驱动控制模块，根据来自压机控制模块的压机运行数据控制电机驱动压机的滑块运动。本发明的同步压机线控制系统及方法可实现压机线上所有压机的有效同步。

Description

同步压机线控制系统及方法

技术领域

本发明涉及同步压机技术领域，特别涉及一种同步压机线控制系统及一种同步压机线控制方法。

背景技术

同步压机在工业制造领域有着较为广泛的应用。同步压机线包括多台压机，为了实现多台压机的冲压动作的同步，现有的同步压机线通常基于第一台压机作为主轴实现同步，但由于第一台压机在模具成型区会产生速降而导致后面所有压机跟着做相应的速度调整，最终会影响到机械手送料效率。此外，现有技术中压机相位差的计算是基于第一台压机计算出的，第一台压机在冲压过程中，与待冲压片冲击时，会产生速度波动，后续的压机也会受到速度波动的影响。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种同步压机线控制系统及一种同步压机线控制方法，可实现压机线上所有压机的有效同步。

本发明提出一种同步压机线控制系统，其用于对压机线的多台压机进行同步控制，每一压机包括滑块编码器和滑块，所述滑块由电机驱动。所述同步压机线控制系统包括运动控制器和安全PLC，所述运动控制器包括：编码器采集模块，采集来自所述滑块编码器的数据信息；虚轴控制模块，判断虚轴位置并输出所述压机与所述虚轴的同步计算数据；以及相位差计算模块，根据所述滑块编码器的数据信息计算相邻两台压机间的相位差，所述运动控制器对所述相位差进行运算，并输出运算值。所述安全PLC包括：压机控制模块，根据所述虚轴控制模块输出的所述压机与所述虚轴的同步计算数据和所述运动控制器输出的所述运算值计算出压机运行数据；以及驱动控制模块，根据来自所述压机控制模块的所述压机运行数据控制所述电机驱动所述压机的滑块运动。

在同步压机线控制系统的一种示意性实施例中，所述压机旁还设有机械手，所述运动控制器还包括：模具分析模块，根据所述压机模具的形状及尺寸数据分析出所述滑块的安全行程和所述机械手抓取的最短时间，并将所述滑块的安全行程和所述机械手抓取的最短时间传输给所述虚轴控制模块。

在同步压机线控制系统的一种示意性实施例中，所述运动控制器还包括：数据存储模块，存储所述运动控制器内的数据信息。

在同步压机线控制系统的一种示意性实施例中，所述安全PLC还包括：安全回路模块，收集所述压机的安全信息，并将所述安全信息传输给所述压机控制模块。

在同步压机线控制系统的一种示意性实施例中，所述安全PLC还包括：MES数据通讯模块，将所述压机线的数据信息传输给所述模具分析模块，且所述模具分析模块将分析获得的滑块安全行程和所述机械手抓取的最短时间传输给所述压机控制模块。

在同步压机线控制系统的一种示意性实施例中，所述安全PLC还包括：PLC数据存储模块，存储所述安全PLC内的数据信息。

本发明还提供一种同步压机线控制方法，所述方法用于对压机线的多台压机进行同步控制，每一压机包括滑块编码器和滑块，所述滑块由电机驱动。所述方法包括以下步骤：

采集来自所述滑块编码器的数据信息；

判断虚轴位置并输出所述压机与所述虚轴的同步计算数据；

根据所述滑块编码器的数据信息计算相邻两台压机间的相位差，对所述相位差进行运算，并输出运算值；

根据所述压机与所述虚轴的同步计算数据和所述运算值计算出压机运行数据；以及

根据所述压机运行数据控制所述电机驱动所述压机的滑块运动。

在同步压机线控制方法的一种示意性实施例中，所述方法还包括步骤：

根据所述压机模具的形状及尺寸数据分析出所述滑块的安全行程和所述机械手抓取的最短时间；以及

基于所述虚轴位置、所述滑块的安全行程和所述机械手抓取的最短时间计算输出所述压机与所述虚轴的同步计算数据。

在本发明的同步压机线控制系统及方法中，虚轴控制模块判断虚轴位置并输出压机与所述虚轴的同步计算数据，相位差计算模块根据滑块编码器的数据信息计算相邻两台压机间的相位差；运动控制器对所述相位差进行运算，并输出运算值；压机控制模块根据虚轴控制模块输出的压机与所述虚轴的同步计算数据和运动控制器输出的所述运算值计算出压机运行数据，由于使用虚轴控制方案，主机速度不会受模具成型区速降影响，更利于相邻压机间相位差调整，第一台压机产生速度波动时，后续的压机不会受到速度波动的影响。另外，同步压机线基于虚轴的控制方法可有效地提高压机的工作效率，节省机械手不必要的等待时间。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：

图1为本发明一实施例的同步压机线控制系统的框架图。

图2为图1所示的同步压机线控制系统的各模块间的连接关系图。

图3为图1所示的同步压机线控制系统所应用的压机线的示意图。

图4为图1所示的同步压机线控制系统应用时的硬件连接示意图。

图5为图1所示的同步压机线控制系统的虚轴控制时序图。

在上述附图中，所采用的附图标记如下：

100 同步压机线控制系统

10 运动控制器

11 编码器采集模块

12 虚轴控制模块

13 相位差计算模块

14 模具分析模块

15 数据存储模块

20 安全PLC

21 压机控制模块

22 驱动控制模块

23 安全回路模块

24 MES数据通讯模块

25 PLC数据存储模块

200 压机

201 滑块编码器

202 电机

203 机械手

204 外置电机编码器

205 滑块

30 总PLC

40 变频器

S01-S15 步骤

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。

图1为本发明一实施例的同步压机线控制系统的框架图，图2为图1所示的同步压机线控制系统的各模块间的连接关系图，请参见图1和图2，同步压机线控制系统100用于对压机线的多台压机200进行同步控制，每一压机200包括滑块和滑块编码器201。同步压机线控制系统100包括运动控制器10和安全PLC20，运动控制器10包括编码器采集模块11、虚轴控制模块12及相位差计算模块13。编码器采集模块11采集来自滑块编码器201的数据信息。虚轴控制模块12判断虚轴位置并输出压机200与虚轴的同步计算数据。相位差计算模块13根据滑块编码器201的数据信息计算相邻两台压机200间的相位差，运动控制器10对所述相位差进行运算，并输出运算值。安全PLC 20包括压机控制模块21和驱动控制模块22，压机控制模块21根据虚轴控制模块12输出的压机200与所述虚轴的同步计算数据和运动控制器10输出的所述运算值计算出压机运行数据。驱动控制模块22根据来自压机控制模块21的所述压机运行数据驱动压机200的滑块上下往复运动。

更具体地，运动控制器10还包括模具分析模块14和数据存储模块15。图3为图1所示的同步压机线控制系统所应用的压机线的示意图，请一并参见图3，压机200旁还设有机械手203，运动控制器10还包括模具分析模块14和数据存储模块15。模具分析模块14根据压机200模具的形状及尺寸数据分析出压机200滑块205的安全行程和机械手203抓取的最短时间，并将压机200滑块205的安全行程和机械手203抓取的最短时间传输给虚轴控制模块12。压机200模具与滑块205连接，模具可随着滑块205一起上下运动。压机200冲压一个来回的相位为0到360度。数据存储模块15存储运动控制器10内的数据信息。

在本实施例中，同步压机线包括四台压机200，压机200为冲压机床，每一压机200均包括滑块205和滑块编码器201，总共四个滑块编码器201。运动控制器10的数量为一个，安全PLC 20的数量为四个，每一安全PLC 20与一台压机200对应，即本实施例中的同步压机线包括四台压机200、四个安全PLC 20和一个运动控制器10。

滑块编码器201测量压机滑块实际位置，编码器采集模块11采集的来自滑块编码器201的数据信息包括压机200滑块的位置信息。虚轴控制模块12判断虚轴位置，所述虚轴为时间轴，所有压机200跟着所述虚轴作速度同步，四台压机的速度保持一致。虚轴控制模块12还通过运算输出压机200与所述虚轴的同步计算数据。

相位差计算模块13根据滑块编码器201的数据信息计算相邻两台压机200间的相位差，运动控制器10对相位差计算模块13计算出的相邻两台压机200间的相位差进行PID运算，并输出PID运算值。所述PID运算值传输给压机控制模块21，压机控制模块21基于所述PID运算值和压机200与所述虚轴的同步计算数据计算出压机运行数据，驱动控制模块22根据所述压机运行数据控制压机200的电机转速，从而实现相邻两台压机200间的相位差保持一定角度不变。需要说明的是，如果相邻两台压机200间的相位差不恒定变化大，机械手203在两个压机200间抓取料时容易被压机200滑块压坏，相邻两台压机200间相位差的稳定性直接影响整条线的生产效率，也是机械手203能否从压机成功逃逸的主要因素。在本发明中，由于相邻两台压机200间的相位差保持一定角度不变，可有效保证机械手203抓取料时的安全性。

对于压机200的不同模具，不同模具的形状不同，模具的形状不同压机200滑块的行程和机械手203的抓取料的时间也相应不同，模具分析模块14可根据压机200模具的形状及尺寸数据分析出压机200滑块的安全行程和机械手203抓取的最短时间。虚轴控制模块12基于所述虚轴位置、压机200滑块205的安全行程和机械手203抓取的最短时间计算输出压机200与所述虚轴的同步计算数据。

安全PLC 20基于运动控制器10输出的PID运算值计算出压机运行数据控制压机200的电机驱动压机200的滑块上下往复运动。压机控制模块21用于计算的数据来源包括根据虚轴控制模块12输出的压机200与虚轴的同步计算数据和运动控制器10输出的所述运算值，压机控制模块21计算输出所述压机运行数据。

安全PLC20还包括安全回路模块23、MES数据通讯模块24和PLC数据存储模块25。安全回路模块23收集压机200的安全信息，并将所述安全信息传输给压机控制模块21。压机200在工作过程中的安全因素涉及多种，例如，压机200的滑块在工作时必须保证压机门关闭，同时需保证滑块与上下接触面的安全保护距离。安全回路模块23收集压机200的安全信息并传输给压机控制模块21，如果所述安全信息中包含任何安全隐患，压机控制模块21计算出压机运行数据可触发驱动控制模块22控制压机200停止运行。

MES数据通讯模块24将压机线的数据信息传输给模具分析模块14，且模具分析模块14将分析获得的滑块安全行程和机械手203抓取的最短时间传输给压机控制模块21。压机控制模块21还将滑块安全行程和机械手203抓取的最短时间用于计算所述压机运行数据。

PLC数据存储模块25存储安全PLC 20内的数据信息。

图4为图1所示的同步压机线控制系统应用时的硬件连接示意图，请参见图4，同步压机线除包括压机200、安全PLC 20、电机202和运动控制器10外，还包括总PLC 30和变频器40，四个安全PLC 20与总PLC 30相连，总PLC 30可实现显示的功能。变频器40用于改变电机202工作电源频率。

图5为图1所示的同步压机线控制系统的虚轴控制时序图，请参见图5，同步压机线在工作时基于虚轴的控制时序为，首先，步骤S01，所有压机200处于上死点；步骤S02，启动虚轴；步骤S03，所有压机200与虚轴同步；步骤S04，判断虚轴的位置；步骤S05，第一台压机200的离合器吸合；步骤S06，第一台压机200PID激活，相位差计算模块13还用于计算第一台压机200与所述虚轴间的相位差，运动控制器10对相位差计算模块13计算出的第一台压机200与所述虚轴间的相位差进行PID运算，并输出PID运算值；步骤S07，判断虚轴位置；步骤S08，第二台压机200的离合器吸合；步骤S09，第二台压机200PID激活，即运动控制器10对相位差计算模块13计算出的第二台压机200和第一台压机200间的相位差进行PID运算，并输出PID运算值，用以控制第二台压机200的运行；步骤S10，判断虚轴位置；步骤S11，第三台压机200的离合器吸合；步骤S12，第三台压机200PID激活，即运动控制器10对相位差计算模块13计算出的第三台压机200和第二台压机200间的相位差进行PID运算，并输出PID运算值，用以控制第三台压机200的运行；步骤S13，判断虚轴位置；步骤S13，第四台压机200的离合器吸合；步骤S15，第四台压机200PID激活，即运动控制器10对相位差计算模块13计算出的第四台压机200和第三台压机200间的相位差进行PID运算，并输出PID运算值，用以控制第四台压机200的运行。

本发明还提供一种同步压机线控制方法，所述同步压机线控制方法用于对压机线的多台压机200进行同步控制，每一压机200包括滑块编码器201和滑块205，滑块205由电机202驱动，所述方法包括以下步骤：

采集来自滑块编码器201的数据信息；

判断虚轴位置并输出压机200与所述虚轴的同步计算数据；

根据滑块编码器201的数据信息计算相邻两台压机200间的相位差，对所述相位差进行运算，并输出运算值；

根据压机200与所述虚轴的同步计算数据和所述运算值计算出压机运行数据；以及

根据所述压机运行数据控制电机202驱动压机200的滑块运动。

所述方法还包括步骤：

根据压机200模具的形状及尺寸数据分析出滑块205的安全行程和机械手203抓取的最短时间；以及

基于所述虚轴位置、滑块205的安全行程和机械手203抓取的最短时间计算输出压机200与所述虚轴的同步计算数据。

本发明的同步压机线控制系统及方法至少具有以下的优点：

1.在本发明的同步压机线控制系统及方法中，虚轴控制模块判断虚轴位置并输出压机与所述虚轴的同步计算数据，相位差计算模块根据滑块编码器的数据信息计算相邻两台压机间的相位差；运动控制器对所述相位差进行运算，并输出运算值；压机控制模块根据虚轴控制模块输出的压机与所述虚轴的同步计算数据和运动控制器输出的所述运算值计算出压机运行数据，由于使用虚轴控制方案，主机速度不会受模具成型区速降影响，更利于相邻压机间相位差调整，第一台压机产生速度波动时，后续的压机不会受到速度波动的影响。另外，同步压机线基于虚轴的控制方法可有效地提高压机的工作效率，节省机械手不必要的等待时间。

2.在本发明的同步压机线控制系统及方法的一实施例中，使用虚轴控制方案，由于不受模具成型等外在因素影响，大大提高了机械手送料的安全性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.同步压机线控制系统(100)，用于对压机线的多台压机(200)进行同步控制，每一压机(200)包括滑块编码器(201)和滑块(205)，所述滑块(205)由电机(202)驱动，其特征在于，所述同步压机线控制系统(100)包括：

运动控制器(10)，包括：

编码器采集模块(11)，采集来自所述滑块编码器(201)的数据信息；

虚轴控制模块(12)，判断虚轴位置并输出所述压机(200)与所述虚轴的同步计算数据；以及

相位差计算模块(13)，根据所述滑块编码器(201)的数据信息计算相邻两台压机(200)间的相位差，所述运动控制器(10)对所述相位差进行运算，并输出运算值；

安全PLC(20)，包括：

压机控制模块(21)，根据所述虚轴控制模块(12)输出的所述压机(200)与所述虚轴的同步计算数据和所述运动控制器(10)输出的所述运算值计算出压机运行数据；以及

驱动控制模块(22)，根据来自所述压机控制模块(21)的所述压机运行数据控制所述电机(202)驱动所述压机(200)的滑块(205)运动。

2.如权利要求1所述的同步压机线控制系统(100)，其特征在于，所述压机(200)旁还设有机械手(203)，所述运动控制器(10)还包括：

模具分析模块(14)，根据所述压机(200)模具的形状及尺寸数据分析出所述滑块(205)的安全行程和所述机械手(203)抓取的最短时间，并将所述滑块(205)的安全行程和所述机械手(203)抓取的最短时间传输给所述虚轴控制模块(12)。

3.如权利要求1所述的同步压机线控制系统(100)，其特征在于，所述运动控制器(10)还包括：

数据存储模块(15)，存储所述运动控制器(10)内的数据信息。

4.如权利要求1所述的同步压机线控制系统(100)，其特征在于，所述安全PLC(20)还包括：

安全回路模块(23)，收集所述压机(200)的安全信息，并将所述安全信息传输给所述压机控制模块(21)。

5.如权利要求2所述的同步压机线控制系统(100)，其特征在于，所述安全PLC(20)还包括：

MES数据通讯模块(24)，将所述压机线的数据信息传输给所述模具分析模块(14)，且所述模具分析模块(14)将分析获得的滑块安全行程和所述机械手(203)抓取的最短时间传输给所述压机控制模块(21)。

6.如权利要求1所述的同步压机线控制系统(100)，其特征在于，所述安全PLC(20)还包括：

PLC数据存储模块(25)，存储所述安全PLC(20)内的数据信息。

7.同步压机线控制方法，用于对压机线的多台压机(200)进行同步控制，每一压机(200)包括滑块编码器(201)和滑块(205)，所述滑块(205)由电机(202)驱动，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

采集来自所述滑块编码器(201)的数据信息；

判断虚轴位置并输出所述压机(200)与所述虚轴的同步计算数据；

根据所述滑块编码器(201)的数据信息计算相邻两台压机(200)间的相位差，对所述相位差进行运算，并输出运算值；

根据所述压机(200)与所述虚轴的同步计算数据和所述运算值计算出压机运行数据；以及

根据所述压机运行数据控制所述电机(202)驱动所述压机(200)的滑块(205)运动。

8.如权利要求7所述的同步压机线控制方法，其特征在于，所述压机(200)旁还设有机械手(203)，所述方法还包括步骤：

根据所述压机(200)模具的形状及尺寸数据分析出所述滑块(205)的安全行程和所述机械手(203)抓取的最短时间；以及

基于所述虚轴位置、所述滑块(205)的安全行程和所述机械手(203)抓取的最短时间计算输出所述压机(200)与所述虚轴的同步计算数据。

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