CN110239996B - 一种先进的工业喷绘机收放料控制系统 - Google Patents

一种先进的工业喷绘机收放料控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种先进的工业喷绘机收放料控制系统，包括单片机控制系统、上限位传感器、下限位传感器、工作状态设置电路、自学习按钮、收/放料电机控制电路、电流检测电路、收/放料电机、脉冲包络电路、纵向电机和辅助电源，所述单片机控制系统通过脉冲包络电路与纵向电机电性连接，所述单片机控制系统通过收/放料电机控制电路和电流检测电路与收/放料电机电性连接，所述单片机控制系统与上限位传感器、下限位传感器、工作状态设置电路、自学习按钮和辅助电源电性连接，该先进的工业喷绘机收放料控制系统设计合理，能够有效的提高工业喷绘机收放料精度，实用性高。

Description

一种先进的工业喷绘机收放料控制系统
技术领域
本发明属于喷涂设备技术领域，特别涉及一种先进的工业喷绘机收放料控制系统。
背景技术
随着需求和技术的不断发展与进步，喷绘机已经成为广告业常用的打印设备之一，其主要用于打印大面积的广告宣传画，高档印件和各种装饰材料等，工业喷绘机系统结构复杂，涉及计算机信息处理，机械，自动控制，电机拖动等多个技术领域，收放料控制系统是其中一个子系统，收放料工作过程中，对纵向电机拖动物料每次行走距离的精度要求很高，精度受两方面的影响，一是纵向电机及传动系统的固有控制精度，在喷绘机系统设计时就充分考虑过，一般不存在问题，二是在打印平面上，纵向电机的左侧，物料的张力要在纵向电机带动物料行走期间保持恒定，否则会引起一个微小的纵向传送误差，但是，市场上的喷绘机的收放料控制系统均不具有消除此误差的功能，当收/放料电机传动系统长时间出现大幅度过载或堵转的情况时，收/放料电机会造成损毁现象，目前市面上的收/放料控制系统并未设置电机过载保护功能，并且由于电机负载范围很大，电机功率等级较多，报警门限参数有很大的差异，是报警电路使用中的难点，门限高了报警电路不起作用，低了容易造成虚警而影响正常工作，为此，本发明提出一种先进的工业喷绘机收放料控制系统。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种先进的工业喷绘机收放料控制系统，该先进的工业喷绘机收放料控制系统设计合理，能够有效的提高工业喷绘机收放料精度，实用性高。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种先进的工业喷绘机收放料控制系统，包括单片机控制系统、上限位传感器、下限位传感器、工作状态设置电路、自学习按钮、收/放料电机控制电路、电流检测电路、收/放料电机、脉冲包络电路、纵向电机和辅助电源，所述单片机控制系统通过脉冲包络电路与纵向电机电性连接，所述单片机控制系统通过收/放料电机控制电路和电流检测电路与收/放料电机电性连接，所述单片机控制系统与上限位传感器、下限位传感器、工作状态设置电路、自学习按钮和辅助电源电性连接；
所述单片机控制系统用于接收上位机的控制命令，管理工作流程，对输入的工作状态信号进行实时处理，根据工作时序发出电机运行控制信号；
所述脉冲包络电路由输入接口、电平转换电路、脉冲包络检测电路和光耦隔离输出电路组成，所述纵向电机和收/放料电机同时工作时会引起物料张力的变化，造成纵向走料误差，在控制策略上要让收/放料电机在纵向电机工作期间暂停，为此需要测定纵向电机是否在工作，将纵向电机工作时的状态以某种逻辑传递给单片机控制系统，对收/放料电机进行暂停控制，纵向电机的驱动信号经过接口插座接入，当纵向电机工作时，接口端会出现电机驱动脉冲，不工作时为高电平或低电平，电平转换电路利用比较器CA311实现，将输入的纵向电机驱动信号整形并转换为幅度为15V的脉冲信号供下级电路使用，脉冲包络检测电路用时基电路LM555实现，当有连续脉冲时，输出端Q体现为一种逻辑状态，无脉冲时呈现为另一种逻辑状态，相当于提取出了脉冲信号的包络，光耦隔离输出电路的功能一是隔离模拟电路和数字电路，二是将电平转换为单片机控制系统所需的TTL电平；
所述电流检测电路实现两个功能，一是监控收/放料电机电流，提供过载报警参数，二是提供自学习时的电流值，电流检测电路由电流互感器、整流滤波电路和A/D转换电路部分组成，电流互感器将电机工作电流按一定变比变为取样用信号级别的电流，同时与高压回路隔离，整流滤波电路先用整流桥B1将交流信号变为脉动直流，再经过RC滤波和由运放组成的有源二阶低通滤波器平滑，得到低纹波直流电流送A/D转换电路，A/D转换电路在单片机控制系统内，10位分辨率，再经过多次采样平滑滤波，消除干扰误差，得到精确的工作电流；
所述收/放料电机控制电路用于实现收/放料电机的启动、正转、反转和抱闸控制，所述收/放料电机控制电路受来自单片机控制系统的控制信号控制，所述收/放料电机控制电路由输入信号处理电路、隔离电路和驱动电路组成，输入信号处理电路中的收/放料电机启动控制信号先经过PNP三极管驱动光控可控硅，当控制信号为高电平时，三极管Q1截止，光控可控硅U5不导通，可控硅T2截止，收/放料电机无驱动，当控制信号为低电平时，工作状态相反，可控硅T2导通，收/放料电机获得驱动，电路中的收/放料电机正/反转控制信号为高电平时，三极管Q2截止，继电器K1线包不导通，继电器接通收/放料电机正转端，为低电平时，三极管Q2导通，继电器K1线包导通，继电器触点动作，接通收/放料电机反转端，电路中的收/放料电机抱闸控制信号为高电平时，三极管Q3截止，继电器K2线包不导通，抱闸收/放料电机得电，不抱闸，为低电平时，三极管Q3导通，继电器K2线包导通，继电器触点动作，收/放料电机抱闸；
所述自学习按钮用于获取收/放料电机的堵转电流值，当按下自学习按钮时，单片机控制系统检测到此开关量信号，发出启动收/放料电机工作并抱闸信号，使收/放料电机处在堵转状态，单片机控制系统通过电流检测电路和A/D转换电路获取收/放料电机的堵转电流值，经过数据处理后记忆报警值。
作为本发明的一种优选方式，所述收/放料电机控制电路用于控制收/放料电机正转、反转和抱闸。
作为本发明的一种优选方式，系统采用220V外接电源供电。
作为本发明的一种优选方式，所述上限位传感器和下限位传感器用于收/放料过程中的位置检测。
本发明的有益效果：本发明的一种先进的工业喷绘机收放料控制系统包括单片机控制系统、上限位传感器、下限位传感器、工作状态设置电路、自学习按钮、收/放料电机控制电路、电流检测电路、收/放料电机、脉冲包络电路、纵向电机和辅助电源。
1、此先进的工业喷绘机收放料控制系统设置了脉冲包络电路，能够将纵向电机工作时的状态以某种逻辑传递给单片机控制系统，对收/放料电机进行暂停控制，使收/放料电机在纵向电机工作期间暂停，能够有效的消除纵向电机和收/放料电机同时工作时，物料张力的变化造成的纵向走料误差，提高喷绘机精度。
2、此先进的工业喷绘机收放料控制系统设置了电流检测电路，能够监测收/放料电机的工作电流，当出现长时间过载或堵转的情况时，电路会报警并停止工作，安全性高。
3、此先进的工业喷绘机收放料控制系统通过抱闸堵转的方式获取最大负载电流作为参考来设置报警值，并且设置了自学习按钮，对新使用的收/放料电机要先自学习一次，单片机控制系统采集并记忆报警电流值，这样能够有效的解决各种电机参数的差异化，不需要用户关心电机参数。
附图说明
图1为一种先进的工业喷绘机收放料控制系统的结构示意图；
图2为一种先进的工业喷绘机收放料控制系统的脉冲包络电路示意图；
图3为一种先进的工业喷绘机收放料控制系统的电流检测电路示意图；
图4为一种先进的工业喷绘机收放料控制系统的收/放料电机控制电路示意图；
图中：1-单片机控制系统、2-上限位传感器、3-下限位传感器、4-工作状态设置电路、5-自学习按钮、6-收/放料电机控制电路、7-电流检测电路、8-收/放料电机、9-脉冲包络电路、10-纵向电机、11-辅助电源。
具体实施方式
为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，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
请参阅图1至图4，本发明提供一种技术方案：一种先进的工业喷绘机收放料控制系统，包括单片机控制系统1、上限位传感器2、下限位传感器3、工作状态设置电路4、自学习按钮5、收/放料电机控制电路6、电流检测电路7、收/放料电机8、脉冲包络电路9、纵向电机10和辅助电源11，所述单片机控制系统1通过脉冲包络电路9与纵向电机10电性连接，所述单片机控制系统1通过收/放料电机控制电路6和电流检测电路7与收/放料电机8电性连接，所述单片机控制系统1与上限位传感器2、下限位传感器3、工作状态设置电路4、自学习按钮5和辅助电源11电性连接；
所述单片机控制系统1用于接收上位机的控制命令，管理工作流程，对输入的工作状态信号进行实时处理，根据工作时序发出电机运行控制信号；
所述脉冲包络电路由输入接口、电平转换电路、脉冲包络检测电路和光耦隔离输出电路组成，所述纵向电机10和收/放料电机8同时工作时会引起物料张力的变化，造成纵向走料误差，在控制策略上要让收/放料电机8在纵向电机10工作期间暂停，为此需要测定纵向电机10是否在工作，将纵向电机10工作时的状态以某种逻辑传递给单片机控制系统1，对收/放料电机8进行暂停控制，纵向电机10的驱动信号经过接口插座接入，当纵向电机工作时，接口端会出现电机驱动脉冲，不工作时为高电平或低电平，电平转换电路利用比较器CA311实现，将输入的纵向电机10驱动信号整形并转换为幅度为15V的脉冲信号供下级电路使用，脉冲包络检测电路用时基电路LM555实现，当有连续脉冲时，输出端Q体现为一种逻辑状态，无脉冲时呈现为另一种逻辑状态，相当于提取出了脉冲信号的包络，光耦隔离输出电路的功能一是隔离模拟电路和数字电路，二是将电平转换为单片机控制系统1所需的TTL电平；
所述电流检测电路7实现两个功能，一是监控收/放料电机8电流，提供过载报警参数，二是提供自学习时的电流值，电流检测电路7由电流互感器、整流滤波电路和A/D转换电路部分组成，电流互感器将电机工作电流按一定变比变为取样用信号级别的电流，同时与高压回路隔离，整流滤波电路先用整流桥B1将交流信号变为脉动直流，再经过RC滤波和由运放组成的有源二阶低通滤波器平滑，得到低纹波直流电流送A/D转换电路，A/D转换电路在单片机控制系统1内，10位分辨率，再经过多次采样平滑滤波，消除干扰误差，得到精确的工作电流；
所述收/放料电机控制电路6用于实现收/放料电机8的启动、正转、反转和抱闸控制，所述收/放料电机控制电路6受来自单片机控制系统1的控制信号控制，所述收/放料电机控制电路6由输入信号处理电路、隔离电路和驱动电路组成，输入信号处理电路中的收/放料电机8启动控制信号先经过PNP三极管驱动光控可控硅，当控制信号为高电平时，三极管Q1截止，光控可控硅U5不导通，可控硅T2截止，收/放料电机8无驱动，当控制信号为低电平时，工作状态相反，可控硅T2导通，收/放料电机8获得驱动，电路中的收/放料电机8正/反转控制信号为高电平时，三极管Q2截止，继电器K1线包不导通，继电器接通收/放料电机8正转端，为低电平时，三极管Q2导通，继电器K1线包导通，继电器触点动作，接通收/放料电机8反转端，电路中的收/放料电机8抱闸控制信号为高电平时，三极管Q3截止，继电器K2线包不导通，抱闸收/放料电机8得电，不抱闸，为低电平时，三极管Q3导通，继电器K2线包导通，继电器触点动作，收/放料电机8抱闸；
所述自学习按钮5用于获取收/放料电机8的堵转电流值，当按下自学习按钮5时，单片机控制系统1检测到此开关量信号，发出启动收/放料电机8工作并抱闸信号，使收/放料电机8处在堵转状态，单片机控制系统1通过电流检测电路和A/D转换电路获取收/放料电机8的堵转电流值，经过数据处理后记忆报警值。
作为本发明的一种优选方式，所述收/放料电机控制电路6用于控制收/放料电机8正转、反转和抱闸。
作为本发明的一种优选方式，系统采用220V外接电源供电。
作为本发明的一种优选方式，所述上限位传感器2和下限位传感器3用于收/放料过程中的位置检测。
工作原理：单片机控制系统1用于接收上位机的控制命令，管理工作流程，对输入的工作状态信号进行实时处理，根据工作时序发出电机运行控制信号等，脉冲包络电路由输入接口、电平转换电路、脉冲包络检测电路和光耦隔离输出电路组成，纵向电机10和收/放料电机8同时工作时会引起物料张力的变化，造成纵向走料误差，在控制策略上要让收/放料电机8在纵向电机10工作期间暂停，为此需要测定纵向电机10是否在工作，将纵向电机10工作时的状态以某种逻辑传递给单片机控制系统1，对收/放料电机8进行暂停控制，纵向电机10的驱动信号经过接口插座接入，当纵向电机工作时，接口端会出现电机驱动脉冲，不工作时为高电平即负逻辑或低电平，电平转换电路利用比较器CA311实现，将输入的纵向电机10驱动信号整形并转换为幅度为15V的脉冲信号供下级电路使用，脉冲包络检测电路用时基电路LM555实现，当有连续脉冲时，输出端Q体现为一种逻辑状态，无脉冲时呈现为另一种逻辑状态，相当于提取出了脉冲信号的包络，光耦隔离输出电路的功能一是隔离模拟电路和数字电路，二是将电平转换为单片机控制系统1所需的TTL电平，电流检测电路7实现两个功能，一是监控收/放料电机8电流，提供过载报警参数，二是提供自学习时的电流值，电流检测电路7由电流互感器、整流滤波电路和A/D转换电路等部分组成，电流互感器将电机工作电流按一定变比变为取样用信号级别的电流，同时与高压回路隔离，整流滤波电路先用整流桥B1将交流信号变为脉动直流，再经过RC滤波和由运放组成的有源二阶低通滤波器平滑，得到低纹波直流电流送A/D转换电路，A/D转换电路在单片机控制系统内，10位分辨率，再经过多次采样平滑滤波，消除干扰误差，得到精确的工作电流，收/放料电机控制电路6用于实现收/放料电机8的启动、正转、反转和抱闸控制，收/放料电机控制电路6受来自单片机控制系统1的控制信号控制，收/放料电机控制电路6由输入信号处理电路、隔离电路和驱动电路组成，输入信号处理电路中的收/放料电机8启动控制信号先经过PNP三极管驱动光控可控硅，当控制信号为高电平时，三极管Q1截止，光控可控硅U5不导通，可控硅T2截止，收/放料电机8无驱动，当控制信号为低电平时，工作状态相反，可控硅T2导通，收/放料电机8获得驱动，电路中的收/放料电机8正/反转控制信号为高电平时，三极管Q2截止，继电器K1线包不导通，继电器接通收/放料电机8正转端，为低电平时，三极管Q2导通，继电器K1线包导通，继电器触点动作，接通收/放料电机8反转端，电路中的收/放料电机8抱闸控制信号为高电平时，三极管Q3截止，继电器K2线包不导通，抱闸收/放料电机8得电，不抱闸，为低电平时，三极管Q3导通，继电器K2线包导通，继电器触点动作，收/放料电机8抱闸，自学习按钮5用于获取收/放料电机8的堵转电流值，当按下自学习按钮5时，单片机控制系统1检测到此开关量信号，发出启动收/放料电机8工作并抱闸信号，使收/放料电机8处在堵转状态，单片机控制系统1通过电流检测电路和A/D转换电路获取收/放料电机8的堵转电流值，经过数据处理后记忆报警值，对新使用的收/放料电机8要先自学习一次，单片机控制系统1采集并记忆报警电流值，这样能够有效的解决各种电机参数的差异化，不需要用户关心电机参数。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种先进的工业喷绘机收放料控制系统，其特征在于，包括单片机控制系统(1)、上限位传感器(2)、下限位传感器(3)、工作状态设置电路(4)、自学习按钮(5)、收/放料电机控制电路(6)、电流检测电路(7)、收/放料电机(8)、脉冲包络电路(9)、纵向电机(10)和辅助电源(11)，所述单片机控制系统(1)通过脉冲包络电路(9)与纵向电机(10)电性连接，所述单片机控制系统(1)通过收/放料电机控制电路(6)和电流检测电路(7)与收/放料电机(8)电性连接，所述单片机控制系统(1)与上限位传感器(2)、下限位传感器(3)、工作状态设置电路(4)、自学习按钮(5)和辅助电源(11)电性连接；
所述单片机控制系统(1)用于接收上位机的控制命令，管理工作流程，对输入的工作状态信号进行实时处理，根据工作时序发出电机运行控制信号；
所述脉冲包络电路由输入接口、电平转换电路、脉冲包络检测电路和光耦隔离输出电路组成，所述纵向电机(10)和收/放料电机(8)同时工作时会引起物料张力的变化，造成纵向走料误差，在控制策略上要让收/放料电机(8)在纵向电机(10)工作期间暂停，为此需要测定纵向电机(10)是否在工作，将纵向电机(10)工作时的状态以某种逻辑传递给单片机控制系统(1)，对收/放料电机(8)进行暂停控制，纵向电机(10)的驱动信号经过接口插座接入，当纵向电机工作时，接口端会出现电机驱动脉冲，不工作时为高电平或低电平，电平转换电路利用比较器CA311实现，将输入的纵向电机(10)驱动信号整形并转换为幅度为15V的脉冲信号供下级电路使用，脉冲包络检测电路用时基电路LM555实现，当有连续脉冲时，输出端Q体现为一种逻辑状态，无脉冲时呈现为另一种逻辑状态，相当于提取出了脉冲信号的包络，光耦隔离输出电路的功能一是隔离模拟电路和数字电路，二是将电平转换为单片机控制系统(1)所需的TTL电平；
所述电流检测电路(7)实现两个功能，一是监控收/放料电机(8)电流，提供过载报警参数，二是提供自学习时的电流值，电流检测电路(7)由电流互感器、整流滤波电路和A/D转换电路部分组成，电流互感器将电机工作电流按一定变比变为取样用信号级别的电流，同时与高压回路隔离，整流滤波电路先用整流桥B1将交流信号变为脉动直流，再经过RC滤波和由运放组成的有源二阶低通滤波器平滑，得到低纹波直流电流送A/D转换电路，A/D转换电路在单片机控制系统(1)内，10位分辨率，再经过多次采样平滑滤波，消除干扰误差，得到精确的工作电流；
所述收/放料电机控制电路(6)用于实现收/放料电机(8)的启动、正转、反转和抱闸控制，所述收/放料电机控制电路(6)受来自单片机控制系统(1)的控制信号控制，所述收/放料电机控制电路(6)由输入信号处理电路、隔离电路和驱动电路组成，输入信号处理电路中的收/放料电机(8)启动控制信号先经过PNP三极管驱动光控可控硅，当控制信号为高电平时，三极管Q1截止，光控可控硅U5不导通，可控硅T2截止，收/放料电机(8)无驱动，当控制信号为低电平时，工作状态相反，可控硅T2导通，收/放料电机(8)获得驱动，电路中的收/放料电机(8)正/反转控制信号为高电平时，三极管Q2截止，继电器K1线包不导通，继电器接通收/放料电机(8)正转端，为低电平时，三极管Q2导通，继电器K1线包导通，继电器触点动作，接通收/放料电机(8)反转端，电路中的收/放料电机(8)抱闸控制信号为高电平时，三极管Q3截止，继电器K2线包不导通，抱闸收/放料电机(8)得电，不抱闸，为低电平时，三极管Q3导通，继电器K2线包导通，继电器触点动作，收/放料电机(8)抱闸；
所述自学习按钮(5)用于获取收/放料电机(8)的堵转电流值，当按下自学习按钮(5)时，单片机控制系统(1)检测到此开关量信号，发出启动收/放料电机(8)工作并抱闸信号，使收/放料电机(8)处在堵转状态，单片机控制系统(1)通过电流检测电路和A/D转换电路获取收/放料电机(8)的堵转电流值，经过数据处理后记忆报警值。
2.根据权利要求1所述的一种先进的工业喷绘机收放料控制系统，其特征在于：所述收/放料电机控制电路(6)用于控制收/放料电机(8)正转、反转和抱闸。
3.根据权利要求1所述的一种先进的工业喷绘机收放料控制系统，其特征在于：系统采用220V外接电源供电。
4.根据权利要求1所述的一种先进的工业喷绘机收放料控制系统，其特征在于：所述上限位传感器(2)和下限位传感器(3)用于收/放料过程中的位置检测。
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