CN113059233A

CN113059233A - 一种矫平板材定尺剪切控制系统和方法

Info

Publication number: CN113059233A
Application number: CN202110316132.5A
Authority: CN
Inventors: 相立峰; 刘宪杰; 潘广明; 李树增; 鲁焕英; 刘万兵; 王道广
Original assignee: LUXI INDUSTRY EQUIPMENT CO LTD
Current assignee: LUXI INDUSTRY EQUIPMENT CO LTD
Priority date: 2021-03-24
Filing date: 2021-03-24
Publication date: 2021-07-02

Abstract

本发明涉及一种矫平板材定尺剪切控制系统和方法，包括拖动系统、变频控制系统、光电编码器，变频控制系统包括变频器、PLC控制系统、变频调速电机，PLC控制系统连接变频器，变频器连接变频调速电机，变频调速电机连接拖动系统，光电编码器连接PLC控制系统，光电编码器与拖动系统连接。变频控制系统和光电编码器配合实现对钢板进行精确的定位，实现精确剪切，减小剪切面机械偏差，提高生产效率。

Description

一种矫平板材定尺剪切控制系统和方法

技术领域

本发明属于电气传动控制技术领域，具体涉及一种矫平板材定尺剪切控制系统和方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

工业板材矫平及剪切机是一种精确控制板材加工尺寸，将大型板材进行剪切的设备。传统的设备采用接触器控制三相异步电动机的板材进行传送，进度难以保证，异步电动机停车不稳定，这样不仅定位精度低，而且易造成剪切面的机械偏差，这种偏差随加工板材的宽度增加而加大。生产过程中经常进行倒车操作。不利于生产效率的提高，并且对板材的结构有一定的损害。传统的剪切系统操作和改变参数不方便系统的运行状态不能被实时监控；不利于系统的调整和维护。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种矫平板材定尺剪切控制系统和方法。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

第一方面，一种矫平板材定尺剪切控制系统，包括拖动系统、变频控制系统、光电编码器，变频控制系统包括变频器、PLC控制系统、变频调速电机，PLC控制系统连接变频器，变频器连接变频调速电机，变频调速电机连接拖动系统，光电编码器连接PLC控制系统，光电编码器与拖动系统连接。

变频控制系统和光电编码器配合实现对钢板进行精确的定位，光电编码器将送料长度及时传递给变频控制系统，然后变频控制系统控制拖动系统的速度，拖动系统实现板材的输送和拖动、剪切。

第二方面，一种矫平板材定尺剪切控制方法，具体步骤为：

向PLC控制端输入板材长度、定尺长度，通过PLC运算设定变频器状态；

光电编码器将送料长度传送给PLC控制端；

PLC控制端根据送料长度的变化调整变频器的状态，控制电机的运行。

本发明一个或多个技术方案具有以下有益效果：

矫平板材定尺剪切控制系统实现了大型板材的精确剪切，变频控制系统配合光电编码器对钢板进行精确的定位，变频器采用多段速运行，提前降速；减小剪切面的机械偏差，避免进行倒车操作，提高生产效率。

基于PLC设计的自动控制系统，具有操作简单，运行可靠，抗干扰能力强，编程方便，控制精度高的明显优势。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为矫平板材定尺剪切控制系统的结构图；

图2为测量辊和光电编码器连接的结构图；

图3为送料长度与送料速度的关系图；

其中，1、第一夹送辊，2、矫直辊，3、第二夹送辊，4、测量辊，5、第三夹送辊，6、光电编码器，7、计数器，8、PLC控制端，9、变频器，10、变频调速电机，11、输入端，12、双向气缸，13、电磁阀控制回路，14、电磁阀，15、压缩空气源，16、板材。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

一种矫平板材定尺剪切控制系统，包括拖动系统、变频控制系统、光电编码器，变频控制系统包括变频器、PLC控制系统、变频调速电机，PLC控制系统连接变频器，变频器连接变频调速电机，变频调速电机连接拖动系统，光电编码器连接PLC控制系统，光电编码器与拖动系统连接。

作为进一步的技术方案，PLC控制系统包括PLC控制端和计数器，光电编码器和计数器连接，计数器和PLC控制端连接。

作为进一步的技术方案，PLC控制端包括CPU、输入模块、输出模块，输入模块、输出模块与CPU连接。

作为进一步的技术方案，PLC控制端还包括输入端，输入端与输入模块连接。

作为进一步的技术方案，拖动系统包括拖动装置和剪床，拖动装置包括第一夹送辊、矫直辊、第二夹送辊、测量辊、第三夹送辊，第一夹送辊、矫直辊、第二夹送辊、测量辊、第三夹送辊配合实现板材的夹送。

作为进一步的技术方案，变频调速电机设置三个，变频器分别与三个变频调速电机连接，三个变频调速电机分别与第一夹送辊、第二夹送辊、第三夹送辊连接。

作为进一步的技术方案，光电编码器包括电磁阀、气缸、编码器，气缸与编码器连接，电磁阀与气缸连接。

作为进一步的技术方案，测量辊中心轴与编码器轴连接，测量辊中心轴与编码器轴的中心线在同一水平线上。测量辊带动编码器转动记录数据。

作为进一步的技术方案，还包括双向气缸、电磁阀控制回路、电磁阀、压缩空气源，双向气缸与测量辊的辊轮连接，双向气缸与压缩空气源连接，压缩空气源与双向气缸通过双向的管路连接，双向的管路分别上设置一个电磁阀，两个电磁阀分别与电磁阀控制回路连接。测量辊由双向气缸控制伸缩。

第二方面，一种矫平板材定尺剪切控制方法，具体步骤为：

光电编码器将送料长度传送给PLC控制端；

在本发明的一些实施方式中，PLC控制端设置在送料长度达到板材的200mm，达到送料速度的最大值，然后保持运输，当送料长度达到80％板材长度时，开始降速，当送料长度达到95％板材长度时，送料速度达到最低可控速度。

在本发明的一些实施方式中，送料速度的最大值为200mm/s，到达最大速度的时间为2s，到达最大速度的加速度为100mm/s²。

在本发明的一些实施方式中，从最大速度到最低可控速度的匀减速加速度为最低，100mm/s²，最低可控速度为20mm/s。

如图1所示，光电编码器6与拖动系统连接，可以直接准确的得到板材的输送长度，并实时将长度输送给PLC控制系统，PLC控制系统经过运算后对变频器9输送信号指令，变频器9调节变频调速电机10的运转速度，变频调速电机10调节拖动系统的板材输送速度，进而达到控制板材的剪切的目的，使得剪切得到的板材长度均匀，并且剪切面的机械偏差小。

PLC控制系统包括PLC控制端8和计数器7，光电编码器6和计数器7连接，计数器7和PLC控制端8连接。

光电编码器6将检测的输送板材的长度，传递给计数器7，PLC控制端8根据计数器7不断变化的数值，实时调整变频器9的状态，从而控制变频调速电机10的运行速度，使送料长度满足精度要求。

PLC控制端8包括CPU、输入模块、输出模块，输入模块、输出模块与CPU连接。PLC控制端具有接收信号，处理信号和发出信号的功能。

PLC控制端还包括输入端11，输入端11与输入模块连接。输入端可以为触摸屏，通过触摸屏输入变量，并且同时可以通过触摸屏得到或监控系统的运行状态。

拖动系统包括拖动装置和剪床，拖动装置包括第一夹送辊1、矫直辊2、第二夹送辊3、测量辊4、第三夹送辊5，第一夹送辊1、矫直辊2、第二夹送辊3、测量辊4、第三夹送辊5配合实现板材的夹送。

第一夹送辊1、矫直辊2、第二夹送辊3、第三夹送辊5用于夹住和输送板材。

光电编码器6包括电磁阀、气缸、编码器，气缸与编码器连接，电磁阀与气缸连接。

如图2所示，双向气缸12与测量辊4的辊轮连接，双向气缸12与压缩空气源15连接，压缩空气源15与双向气缸12通过双向的管路连接，双向的管路分别上设置一个电磁阀14，两个电磁阀14分别与电磁阀控制回路13连接。测量辊中心轴与编码器轴同一轴线，测量辊带动编码器转动记录数据，测量辊由双向气缸12控制伸缩连接的。根据程序设定，启动后双向气缸12动作，将辊轮下压，保证滚轮与板材16的紧密接触，避免滑动摩擦，数据不准确的问题，辊轮与光电编码器6轴在一条线上，实时记录板材移动距离。

板材下方设置滚轮，保证不出现滑动摩擦，保证数据准确。

矫平板材定尺剪切控制系统选择输送板材的速度的最大速度的原则为：使每一档定尺送料长度减去升降速时间内送料长度之和的差值为最小，及最大送料速度时所用时间最短，提高生产效率。拖动系统的降速控制规律如图3所示。

输入端(触摸屏)设定数据，控制器根据逻辑程序，自行计算变频器减速距离，实现提前降速，稳定停车。

根据公式匀变速直线运动的位移与时间关系的公式，在工作人员总结加速度和达到最大速度的时间的基础上算出到达最大速度的板材长度。

公式为：x＝v₀t+1/2at²。其中加速度为100mm/s²，到达最大速度的时间为2s，当到达200mm时，达到最大速度。

如图3所示，送料的过程分为升速阶段，到达最大速度200mm/s时，进入恒速阶段，到达80％板材长度时，开始降速，进入匀减速阶段，匀减速的加速度为100mm/s²，当送料长度达到95％板材长度时，送料速度达到最低可控速度20mm/s。

实现精确的控制剪切板材的长度，避免定尺剪切的长度发生变化，避免板材的长度发生变化。需要控制速度尽量的保持最大速度，提高生产效率，但是如果不提前减速，会导致后面剪切的长度不一致。

降速的过程为：

1、在计数器记录的脉冲数到送料长度的最后30个脉冲(可人为更改)时，先将送料速度下降到一个最低速度；

2、当计数器记录的脉冲数与给定的脉冲数质检相差10个脉冲时，PLC将输出信号点击制动。

3、当定尺停止送料时进行判断，①记录脉冲数大于给定脉冲加10个，反拉电机；②小于等于时，进行制动；③当记录脉冲数在给定脉冲加减10个脉冲之间时，认为在精度范围之内，可以剪切。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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

1.一种矫平板材定尺剪切控制系统，其特征在于：包括拖动系统、变频控制系统、光电编码器，变频控制系统包括变频器、PLC控制系统、变频调速电机，PLC控制系统连接变频器，变频器连接变频调速电机，变频调速电机连接拖动系统，光电编码器连接PLC控制系统，光电编码器与拖动系统连接。

2.如权利要求1所述的矫平板材定尺剪切控制系统，其特征在于：PLC控制系统包括PLC控制端和计数器，光电编码器和计数器连接，计数器和PLC控制端连接。

3.如权利要求2所述的矫平板材定尺剪切控制系统，其特征在于：PLC控制端包括CPU、输入模块、输出模块，输入模块、输出模块与CPU连接。

4.如权利要求3所述的矫平板材定尺剪切控制系统，其特征在于：PLC控制端还包括输入端，输入端与输入模块连接。

5.如权利要求1所述的矫平板材定尺剪切控制系统，其特征在于：拖动系统包括拖动装置和剪床，拖动装置包括第一夹送辊、矫直辊、第二夹送辊、测量辊、第三夹送辊，第一夹送辊、矫直辊、第二夹送辊、测量辊、第三夹送辊配合实现板材的夹送。

6.如权利要求5所述的矫平板材定尺剪切控制系统，其特征在于：变频调速电机设置三个，变频器分别与三个变频调速电机连接，三个变频调速电机分别与第一夹送辊、第二夹送辊、第三夹送辊连接。

7.如权利要求1所述的矫平板材定尺剪切控制系统，其特征在于：光电编码器包括电磁阀、气缸、编码器，气缸与编码器连接，电磁阀与气缸连接。

8.如权利要求5或7所述的矫平板材定尺剪切控制系统，其特征在于：测量辊中心轴与编码器轴连接，测量辊中心轴与编码器轴的中心线在同一水平线上。

9.如权利要求5所述的矫平板材定尺剪切控制系统，其特征在于：还包括双向气缸、电磁阀控制回路、电磁阀、压缩空气源，双向气缸与测量辊的辊轮连接，双向气缸与压缩空气源连接，压缩空气源与双向气缸通过双向的管路连接，双向的管路分别上设置一个电磁阀，两个电磁阀分别与电磁阀控制回路连接。

10.利用权利要求1-9任一所述的矫平板材定尺剪切控制系统的矫平板材定尺剪切控制方法，其特征在于：具体步骤为：

光电编码器将送料长度传送给PLC控制端；

PLC控制端根据送料长度的变化调整变频器的状态，控制电机的运行；

优选的，PLC控制端设置在送料长度达到200mm时，达到送料速度的最大值，然后保持运输，当送料长度达到80％板材长度时，开始降速，当送料长度达到95％板材长度时，送料速度达到最低可控速度；

优选的，送料速度的最大值为200mm/s，到达最大速度的时间为2s，到达最大速度的加速度为100mm/s²；

优选的，从最大速度到最低可控速度的匀减速加速度为最低，100mm/s²，最低可控速度为20mm/s。