CN112223520A - 一种用于抹光机的自动控制系统及自动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种用于抹光机的自动控制系统及自动控制方法，包括：生产线总控制器通过工业以太网与PLC控制器通信连接；PLC控制器通过工业以太网与第一变频器、第二变频器通信连接，第一变频器与左右驱动电机控制连接，第二变频器与前后驱动电机控制连接；PLC控制器通过第一接触器与抹光片电机控制连接，PLC控制器通过第二接触器和第三接触器与升降电机正反转控制连接，PLC控制器通过第四接触器和第五接触器与倾角电机正反转控制连接；左右编码器、前后编码器以及上下编码器与PLC控制器通信连接。应用本发明提供的方案，能说实现墙板自动抹光，提高抹光效率，节省人工成本。

Description

一种用于抹光机的自动控制系统及自动控制方法

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，特别是涉及一种用于抹光机的自动控制系统及自动控制方法。

背景技术

近年来，装配式建筑因其标准化设计、工厂化生产等优点市场占比越来越高，行业内对PC构件的需求量也越来越大，为了满足日益增长的需求量对PC构件生产线上各个设备全自动化需求越来越高。

抹光机是一种用于墙板混凝土表面抹光的机具。现有的抹光机包括：手扶式抹光机和座驾式抹光机；抹光过程中，墙板边缘为抹光机运行轨迹的终端，是整个抹平过程的难点，也是墙板抹光质量的薄弱之处，这就需要工人在抹光墙板边缘时，花费更多的精力来保障抹光精度，导致效率低下。

发明内容

本发明实施例提供了一种用于抹光机的自动控制系统及自动控制方法，以达到提高抹光效率的技术效果。

本发明实施的一方面，提供了一种用于抹光机的自动控制系统，抹光机包括：左右驱动电机、前后驱动电机、升降电机、抹光片电机以及倾角电机，自动控制系统包括：生产线总控制器、PLC控制器、第一变频器、第二变频器、设置在左右驱动电机轴承端的左右编码器、设置在前后驱动电机轴承端的前后编码器、设置在升降电机轴承端的上下编码器；其中，

生产线总控制器通过工业以太网与PLC控制器通信连接；

PLC控制器通过工业以太网与第一变频器、第二变频器通信连接，第一变频器与左右驱动电机控制连接，第二变频器与前后驱动电机控制连接；

PLC控制器通过第一接触器与抹光片电机控制连接，PLC控制器通过第二接触器和第三接触器与升降电机正反转控制连接，PLC控制器通过第四接触器和第五接触器与倾角电机正反转控制连接；

左右编码器、前后编码器以及上下编码器与PLC控制器通信连接。

可选的，还包括：控制面板，控制面板上设置有控制按钮，控制按钮与PLC控制器连接。

可选的，控制按钮包括：急停按钮、抹光机点动上升按钮、抹光机点动下降按钮、抹光机点动前进按钮、抹光机点动后退按钮、抹光机点动左行按钮、抹光机点动右行按钮、抹光片点动上倾按钮、抹光片点动下倾按钮、抹光片运行按钮、抹光片停止按钮、故障复位按钮、自动手动切换旋钮。

可选的，还包括：抹光机行进极限位开关，抹光机行进极限位开关与PLC控制器连接。

可选的，抹光机行进极限位开关包括：抹光机前进极限位开关、抹光机后退极限位开关、抹光机左行极限位开关、抹光机右行极限位开关、抹光机上行极限位开关。

可选的，还包括：零点限位开关，零点限位开关与PLC控制器连接。

可选的，零点限位开关包括：抹光机前后零限位开关、抹光机左右零限位开关、抹光机上下零限位开关。

本发明实施的有一方面，还提供了一种用于抹光机的自动控制方法，应用于上述自动控制系统，所述方法包括：

生产线总控制器获取生产指令代码，并将生产指令代码发送至PLC控制器；

PLC控制器接收生产指令代码，在预存储程序中查找与生产指令代码相匹配的生产参数，生产参数包括：原点位、抹光机高度指令下限值、抹光机高度指令上限值、前后驱动位移指令范围值、左右驱动位移指令范围值、抹光机行进轨迹、抹光精度值；

PLC控制器根据当前左右编码器和前后编码器的反馈值确定抹光机是否处于原点位，如果否，PLC控制器控制抹光机回归原点位；

如果是，PLC控制器启动升降电机反转，根据上下编码器的反馈值确定抹光片当前高度达到抹光机高度指令下限值所指示的高度时，停止升降电机；

PLC控制器启动倾角电机正转并启动内部定时器，当达到内部定时器所设定的时间后停止倾角电机；

PLC控制器启动抹光片电机；

PLC控制器按照抹光机行进轨迹所定义的行进方式，交替启停左右驱动电机和前后驱动电机以实现抹光机按照抹光机行进轨迹进行抹光，

并在抹光过程中，PLC控制器确定左右编码器的反馈值与左右驱动位移指令范围值中的端点值之间的差值是否达到抹光精度值时，如果达到则降低第一变频器的运行频率，并在左右编码器的反馈值达到左右驱动位移指令范围值中的端点值时，停止左右驱动电机，

PLC控制器确定前后编码器的反馈值与前后驱动位移指令范围值中的端点值之间的差值达是否到抹光精度值时，如果达到则降低第二变频器的运行频率，并在前后编码器的反馈值达到前后驱动位移指令范围值中的端点值时，停止前后驱动电机；

按照抹光机行进轨迹进行抹光结束后，PLC控制器停止抹光片电机；

PLC控制器启动升降电机正转，根据上下编码器的反馈值确定抹光片当前高度达到抹光机高度指令上限值所指示的高度时，停止升降电机；

PLC控制器启动倾角电机反转并启动内部定时器，当达到内部定时器所设定的时间后停止倾角电机。

本发明实施例提供的一种用于抹光机的自动控制系统及自动控制方法的有益效果包括：

1、通过工业以太网通讯协议来传输信号，减少了现场的布线量、缩短了施工调试时间，并降低了由电缆引发故障的故障率；

2、抹光机上下自由度方向配备上下编码器，实时反馈抹光片高度，提高了抹光片高度的精度控制，并且可根据生产参数自动调整抹光片高度；

3、抹光机前后、左右两个自由度方向配备编码器，实时反馈抹光片位移信息，提高了抹光片位移的精度控制，并根据生产参数自动调整抹光机行进位移；

4、通过编码器的反馈值与位移指令范围值对比，当抹光机水平自由度上行进接近位移指令范围值端点值所指示的位置时，通过降低变频器频率的方式，降低驱动电机转速，减小抹光机行进速度，以慢速方式接近位移指令范围值端点值所指示的位置，保证墙板边缘位置的抹光精度。

5、由PLC控制器按照行进轨迹自动控制抹光机进行墙板的抹光，减少人工操作，提高抹光效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的一种用于抹光机的自动控制系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种用于抹光机的自动控制系统的第一供电电路图；

图3为本发明实施例提供的一种用于抹光机的自动控制系统的第二供电电路图；

图4为本发明实施例提供的一种用于抹光机的自动控制系统的控制回路示意图；

图5为本发明实施例提供的一种用于抹光机的自动控制系统的PLC控制器输入/输出原理示意图；

图6为本发明实施例提供的一种用于抹光机的自动控制系统的PLC控制器输入扩展模块示意图；

图7为本发明实施例提供的一种用于抹光机的自动控制系统的控制面板分布示意图。

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明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

参见图1，为本发明实施例提供的一种用于抹光机的自动控制系统，抹光机包括：左右驱动电机、前后驱动电机、升降电机、抹光片电机以及倾角电机，自动控制系统包括：生产线总控制器、PLC控制器、第一变频器、第二变频器、设置在左右驱动电机轴承端的左右编码器、设置在前后驱动电机轴承端的前后编码器、设置在升降电机轴承端的上下编码器；其中，

生产线总控制器通过工业以太网与PLC控制器通信连接；生产总线控制器可以采用工控机、大中型PLC搭配触摸屏，比如西门子1500系列PLC搭配TP1200触摸屏；PLC控制器可以采用中小型PLC，比如，罗克韦尔1766型PLC控制器、西门子1200系列PLC控制器等。

PLC控制器通过工业以太网与第一变频器、第二变频器通信连接，第一变频器与左右驱动电机控制连接，第二变频器与前后驱动电机控制连接；

PLC控制器通过第一接触器与抹光片电机控制连接，PLC控制器通过第二接触器和第三接触器与升降电机正反转控制连接，PLC控制器通过第四接触器和第五接触器与倾角电机正反转控制连接；

左右编码器、前后编码器以及上下编码器与PLC控制器通信连接。

在实施中，自动控制系统还可以包括：控制面板，控制面板上设置有控制按钮，控制按钮与PLC控制器连接；具体的，控制按钮可以包括：急停按钮、抹光机点动上升按钮、抹光机点动下降按钮、抹光机点动前进按钮、抹光机点动后退按钮、抹光机点动左行按钮、抹光机点动右行按钮、抹光片点动上倾按钮、抹光片点动下倾按钮、抹光片运行按钮、抹光片停止按钮、故障复位按钮、自动手动切换旋钮。

通过设置控制面板来实现抹光机手自动切换，并在手动模式下通过控制面板来实现人工操作抹光机。

在实施中，还包括：抹光机行进极限位开关，抹光机行进极限位开关与PLC控制器连接；具体的，抹光机行进极限位开关包括：抹光机前进极限位开关、抹光机后退极限位开关、抹光机左行极限位开关、抹光机右行极限位开关、抹光机上行极限位开关。

通过设置抹光机行进极限位开关来限制抹光机在前后、左右、上五个方向上的行进极限位置，实现在抹光机超出行进轨迹范围后及时停止工作。

在实施中，还包括：零点限位开关，零点限位开关与PLC控制器连接；具体的，零点限位开关包括：抹光机前后零限位开关、抹光机左右零限位开关、抹光机上下零限位开关。

通过设置零点限位开关，当确定编码器的反馈值与实际位移值存在偏差时，调整抹光机行进至抹光机前后零限位开关、抹光机左右零限位开关或抹光机上下零限位开关，PLC控制器接收到相应零限位开关的反馈信号后，根据编码器读数与零限位开关实际位置的偏差计算获得偏置量，对编码器进行校正。

本发明中前后是指平面直角坐标系中x轴方向，左右是指平面直角坐标系中y轴方向，上下是指平面直角坐标系中z轴方向。

实施例：

参见图2-图7为本发明提供的一种自动控制系统的原理示意图，各个元器件的型号、参数如图中所示,X加数字编号表示各个接线端子的编号；

其中，如图5所示，PLC控制器通过以太网通讯口1与生产线总控制器通讯，通过网络协议实时交互控制信号和参数反馈信号；PLC控制器通过以太网通讯口2与各个变频器通讯，通过网络协议对变频器1、变频器2进行指令控制，进而驱动变频电机进行起停、正反转、调速等动作；其中，变频器1控制左右驱动电机，变频器2控制前后驱动电机。

PLC控制器的信号输入接口为20路，如图6所示输入扩展模块的信号输入接口为16路，共36路输入；

IN0-IN2、IN4-IN6、IN8-IN10共9路分别前后编码器A、B、Z三相、左右编码器A、B、Z三相以及上下编码器A、B、Z三相，抹光机运动时可实时将编码器监测到的位移信号反馈给PLC控制器；

IN12-IN19共8路对应抹光机前进极限位开关B1、抹光机后退极限位开关B2、抹光机左行极限位开关B3、抹光机右行极限位开关B4、抹光机上行极限位开关B5、抹光机前后零限位开关B6、抹光机左右零限位开关B7、抹光机上下零限位开关B8，当抹光机运行至指定位置时，触发限位开关，将相应信号反馈给PLC控制器；

IN21-IN33共13路对应抹光机自动控制系统中控制面板上急停按钮SB1、抹光机点动上升按钮SB2、抹光机点动下降按钮SB3、抹光机点动前进按钮SB4、抹光机点动后退按钮SB5、抹光机点动左行按钮SB6、抹光机点动右行按钮SB7、抹光片点动上倾按钮SB8、抹光片点动下倾按钮SB9、抹光片运行按钮SB10、抹光片停止按钮SB11、故障复位按钮SB12、自动手动切换旋钮SB13，图7给出了统控制面板中各个按钮的分布。通过控制面板实现抹光机工作模式的选择、点动控制，并在发送故障之后可以通过故障复位按钮SB12向PLC控制器发送复位信号后，PLC控制系统可以控制抹光机行进至原点位，并重置生产参数。

IN34-IN35共2路对应抹光片电机热继FR1触点、抹光机升降电机热继FR2触点，如图2所示。当电机发生故障时热继动作将故障信号反馈给PLC控制器。

IN3、IN7、IN11、IN20共4路为备用输入信号。

如图5所示，PLC控制器的信号输出接口共12路；

其中，OUT0-OUT4共5路为电机控制回路信号输出接口，经过中间继电器KA1-KA3分别对应接触器KM1-KM3、中间继电器KA4-KA5分别对应接触器KM7-KM8，完成对抹光片电机、抹光片升降电机、抹光倾角电机的启停及正反转控制，如图2、图3、图4所示；比如，需要控制抹光片运行时，OUT0输出高电平KA1线圈得电，KA1触点吸合使得KM1线圈得电，KM1触点吸合从而实现抹光电机得电运行。

OUT5为运行信号输出接口，抹光片机运行时，OUT5有逻辑输出高电平，运行指示灯亮，如图4所示，具体的，OUT5输出高电平，中间继电器KA6线圈得电，KA6触点吸合抹光机运行指示灯亮；

OUT6为故障指示信号输出接口对应中间继电器KA7，抹光机有故障报警时，OUT6有逻辑输出高电平，故障报警指示灯亮，如图4所示。

RAC1、RAC2分别为变频器1和变频器2内部继电器，在变频器启动时触发；RAC1、RAC2分别对应接触器KM4、KM5，分别通过接触器KM4、KM5控制变频器1和变频器2的抱闸机构启停。

OUT7-OUT11共6路为备用输出信号。

各个电机还分别设置有抱闸机构，在电机启动时相应触点KM动作，抱闸机构得电松开电机，电机转动；在电机停止后相应抱闸机构断电将电机抱闸锁定。

本发明控制原理：

生产线总控制器获取生产指令代码，并将生产指令代码发送至PLC控制器；工人可以根据需要抹光的墙体型号的不同向生产线总控制器输入生产指令代码，一个生产指令代码对应一种型号的墙体。

PLC控制器接收生产指令代码，在预存储程序中查找与生产指令代码相匹配的生产参数，生产参数包括：原点位、抹光机高度指令下限值、抹光机高度指令上限值、前后驱动位移指令范围值、左右驱动位移指令范围值、抹光机行进轨迹、抹光精度值；PLC控制器中可以存储多组用于对不同型号的墙体进行抹光的生产参数。前后驱动位移指令范围值、左右驱动位移指令范围值分别对应了墙体前后、左右四个边缘位置。抹光机行进轨迹对应轨迹可以有安装右→上→左→上的循环顺序行进；按照上→右→下→右的循环顺序行进等等。

PLC控制器根据当前左右编码器和前后编码器的反馈值确定抹光机是否处于原点位，如果否，PLC控制器控制抹光机回归原点位；

如果是，PLC控制器启动升降电机反转，根据上下编码器的反馈值确定抹光片当前高度达到抹光机高度指令下限值所指示的高度时，停止升降电机；

PLC控制器启动倾角电机正转并启动内部定时器，当达到内部定时器所设定的时间后停止倾角电机；

PLC控制器启动抹光片电机；

PLC控制器按照抹光机行进轨迹所定义的行进方式，交替启停左右驱动电机和前后驱动电机以实现抹光机按照抹光机行进轨迹进行抹光，

并在抹光过程中，PLC控制器确定左右编码器的反馈值与左右驱动位移指令范围值中的端点值之间的差值是否达到抹光精度值时，如果达到则降低第一变频器的运行频率，并在左右编码器的反馈值达到左右驱动位移指令范围值中的端点值时，停止左右驱动电机，

PLC控制器确定前后编码器的反馈值与前后驱动位移指令范围值中的端点值之间的差值达是否到抹光精度值时，如果达到则降低第二变频器的运行频率，并在前后编码器的反馈值达到前后驱动位移指令范围值中的端点值时，停止前后驱动电机；

按照抹光机行进轨迹进行抹光结束后，PLC控制器停止抹光片电机；

PLC控制器启动升降电机正转，根据上下编码器的反馈值确定抹光片当前高度达到抹光机高度指令上限值所指示的高度时，停止升降电机；

PLC控制器启动倾角电机反转并启动内部定时器，当达到内部定时器所设定的时间后停止倾角电机。

此外，当确定编码器的反馈值与实际位移值存在偏差时，还可以调整抹光机行进至抹光机前后零限位开关、抹光机左右零限位开关或抹光机上下零限位开关，PLC控制器接收到相应零限位开关的反馈信号后，根据编码器读数与零限位开关实际位置的偏差计算获得偏置量，对编码器进行校正。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于抹光机的自动控制系统，抹光机包括：左右驱动电机、前后驱动电机、升降电机、抹光片电机以及倾角电机，其特征在于，自动控制系统包括：生产线总控制器、PLC控制器、第一变频器、第二变频器、设置在左右驱动电机轴承端的左右编码器、设置在前后驱动电机轴承端的前后编码器、设置在升降电机轴承端的上下编码器；其中，

生产线总控制器通过工业以太网与PLC控制器通信连接；

PLC控制器通过工业以太网与第一变频器、第二变频器通信连接，第一变频器与左右驱动电机控制连接，第二变频器与前后驱动电机控制连接；

PLC控制器通过第一接触器与抹光片电机控制连接，PLC控制器通过第二接触器和第三接触器与升降电机正反转控制连接，PLC控制器通过第四接触器和第五接触器与倾角电机正反转控制连接；

左右编码器、前后编码器以及上下编码器与PLC控制器通信连接。

2.如权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于，还包括：控制面板，控制面板上设置有控制按钮，控制按钮与PLC控制器连接。

3.如权利要求2所述的自动控制系统，其特征在于，控制按钮包括：急停按钮、抹光机点动上升按钮、抹光机点动下降按钮、抹光机点动前进按钮、抹光机点动后退按钮、抹光机点动左行按钮、抹光机点动右行按钮、抹光片点动上倾按钮、抹光片点动下倾按钮、抹光片运行按钮、抹光片停止按钮、故障复位按钮、自动手动切换旋钮。

4.如权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于，还包括：抹光机行进极限位开关，抹光机行进极限位开关与PLC控制器连接。

5.如权利要求4所述的自动控制系统，其特征在于，抹光机行进极限位开关包括：抹光机前进极限位开关、抹光机后退极限位开关、抹光机左行极限位开关、抹光机右行极限位开关、抹光机上行极限位开关。

6.如权利要求1所述的自动控制系统，其特征在于，还包括：零点限位开关，零点限位开关与PLC控制器连接。

7.如权利要求6所述的自动控制系统，其特征在于，零点限位开关包括：抹光机前后零限位开关、抹光机左右零限位开关、抹光机上下零限位开关。

8.一种用于抹光机的自动控制方法，应用于权利要求1-7任一项自动控制系统，其特征在于，所述方法包括：

生产线总控制器获取生产指令代码，并将生产指令代码发送至PLC控制器；

PLC控制器接收生产指令代码，在预存储程序中查找与生产指令代码相匹配的生产参数，生产参数包括：原点位、抹光机高度指令下限值、抹光机高度指令上限值、前后驱动位移指令范围值、左右驱动位移指令范围值、抹光机行进轨迹、抹光精度值；

PLC控制器根据当前左右编码器和前后编码器的反馈值确定抹光机是否处于原点位，如果否，PLC控制器控制抹光机回归原点位；

如果是，PLC控制器启动升降电机反转，根据上下编码器的反馈值确定抹光片当前高度达到抹光机高度指令下限值所指示的高度时，停止升降电机；

PLC控制器启动倾角电机正转并启动内部定时器，当达到内部定时器所设定的时间后停止倾角电机；

PLC控制器启动抹光片电机；

PLC控制器按照抹光机行进轨迹所定义的行进方式，交替启停左右驱动电机和前后驱动电机以实现抹光机按照抹光机行进轨迹进行抹光，

并在抹光过程中，PLC控制器确定左右编码器的反馈值与左右驱动位移指令范围值中的端点值之间的差值是否达到抹光精度值时，如果达到则降低第一变频器的运行频率，并在左右编码器的反馈值达到左右驱动位移指令范围值中的端点值时，停止左右驱动电机，

PLC控制器确定前后编码器的反馈值与前后驱动位移指令范围值中的端点值之间的差值达是否到抹光精度值时，如果达到则降低第二变频器的运行频率，并在前后编码器的反馈值达到前后驱动位移指令范围值中的端点值时，停止前后驱动电机；

按照抹光机行进轨迹进行抹光结束后，PLC控制器停止抹光片电机；

PLC控制器启动升降电机正转，根据上下编码器的反馈值确定抹光片当前高度达到抹光机高度指令上限值所指示的高度时，停止升降电机；

PLC控制器启动倾角电机反转并启动内部定时器，当达到内部定时器所设定的时间后停止倾角电机。

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