CN202472347U

CN202472347U - 送料装置自动定位控制系统

Info

Publication number: CN202472347U
Application number: CN2011205608570U
Authority: CN
Inventors: 马麟; 王东明; 陶云辉; 陈俊杰; 张宏
Original assignee: Tianshui Metalforming Machine Tool Group Co Ltd
Current assignee: Tianshui Metalforming Machine Tool Group Co Ltd
Priority date: 2011-12-29
Filing date: 2011-12-29
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2021-12-29

Abstract

本实用新型提供公开了一种送料装置自动定位控制系统，包括送料装置、检测开关、板料夹紧电磁阀、板料松开电磁阀，还包括通过通讯总线相互连接的可编程控制器、人机界面和定位模块，送料装置的各送料轴分别设有伺服驱动系统；可编程控制器分别与各伺服驱动系统电连接；定位模块分别与检测开关、板料夹紧电磁阀、板料松开电磁阀电连接；通过可编程控制器的内置定位功能与伺服电机旋转编码器脉冲的实时检测构成的闭环位置控制系统，移动送料轴至加工位置。该系统以通用可编程控制器和伺服驱动系统为基础，配合人机界面的显示、操作和监控功能，提供了可以用来控制送料装置上多个送料轴的定位位置。节省了的采购、培训和操作成本，缩短了维修时间。

Description

送料装置自动定位控制系统

技术领域

本实用新型属于数控系统技术领域，尤其涉及一种可以控制多个送料装置的送料装置自动定位控制系统。

背景技术

目前，常见的数控系统是将显示器、操作面板和处理器集成在一起，送料装置的定位控制采用专用的数控系统控制，通过内置固化的程序指令来控制送料装置的定位位置，根据加工板料长度的不同来设定送料装置每一步的位置值。数控系统在控制设备时有以下不足之处：

1、因为硬件组成是集成一体化的设计思路，所以控制电机数量通常是1～2个，不能满足配有多个控制电机的送料装置的使用要求；

2、内置固化的程序指令使得控制方式单一，只能进行单速定位和双速定位，不能满足动作较复杂的送料装置的使用要求。

从以上两点可以看出，数控系统适用于电机数量少、动作简单的送料装置，适合加工方式单一、操作要求简单的生产使用。而且这种专用的数控系统采购成本高，操作相对繁琐，对调试和维修人员的能力要求较高，增加了使用成本。随着近年来设备控制程度的日趋复杂，对动作要求的各不相同，数控系统已不能满足设备控制多元化、复杂化的要求。

常见的数控系统最多只能控制带两个电机的送料装置，应用面较窄，无法满足大型设备的送料控制要求。如果采用更为高级的数控系统，则成本会大幅度的增加，而且高级数控系统的复杂操作会增加维修成本和培训成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可以控制带多个电机的送料装置，且操作简单、成本低的送料装置自动定位控制系统。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种送料装置自动定位控制系统，包括送料装置、检测开关、板料夹紧电磁阀、板料松开电磁阀，还包括通过通讯总线相互连接的可编程控制器、人机界面和定位模块，所述送料装置的各送料轴分别设有伺服驱动系统；所述可编程控制器分别与各伺服驱动系统电连接；所述定位模块分别与所述检测开关、板料夹紧电磁阀、板料松开电磁阀电连接；通过可编程控制器的内置定位功能与伺服电机旋转编码器脉冲的实时检测构成的闭环位置控制系统，移动所述送料轴至加工位置。

所述送料装置的每个送料轴均连接有单独的伺服电机，所述伺服驱动系统包括依次电连接的伺服驱动器、伺服电机和伺服电机旋转编码器。

所述定位模块，数量为2～8个单轴定位模块。

所述可编程控制器是标配定位指令的经济型PLC，型号是FX全系列PLC，所述人机界面的型号是带键盘的F930，所述定位模块的型号是FX2N-1PG、FX2N-10PG或FX3U-20SSC-H。

本实用新型提供的送料装置自动定位控制系统，以通用可编程控制器和伺服驱动系统为基础，配合人机界面的显示、操作和监控功能，替代专用数控系统，提供了一种可以用来控制送料装置上多个送料轴的定位位置，满足了不同加工工艺中对板料定位尺寸和形状的不同要求的控制系统。不仅节省了的采购、培训和操作成本，而且通用型的硬件搭配降低了维修的成本，缩短了维修时间。

附图说明

图1为本实用新型的电气结构示意框图。

图中：1-人机界面，2-可编程控制器，3-第一伺服驱动器，4-第一伺服电机编码器，5-第一伺服电机，6-第二伺服驱动器，7-第二伺服电机编码器，8-第二伺服电机，9-第三伺服驱动器，10-第三伺服电机编码器，11-第三伺服电机，12-定位模块，13-检测开关，14-板料夹紧电磁阀，15-板料松开电磁阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施对本实用新型进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型提供的一种送料位置自动定位控制系统，包括送料装置、检测开关13、板料夹紧电磁阀14、板料松开电磁阀15，还包括可编程控制器2、人机界面1和定位模块12，可编程控制器2、人机界面1和定位模块12之间通过通讯总线即4×1mm²的屏蔽电缆进行连接。送料装置是包含有多个送料轴、多个伺服电机、导轨、夹钳和丝杠的装置总称，送料装置的每个送料轴均连接有单独的伺服电机。伺服驱动系统包括依次电连接的伺服驱动器、伺服电机和伺服电机旋转编码器。可编程控制器2分别与各伺服驱动系统电连接，定位模块12分别与检测开关13、板料夹紧电磁阀14、板料松开电磁阀15电连接。通过可编程控制器2内置定位功能与各伺服电机旋转编码器脉冲的实时检测构成的闭环位置控制系统，可以分别移动不同的送料轴至不同的加工位置，使送料装置能适应不同宽度板料加工时的定位要求，保证了板料加工尺寸的精确性和加工形状的多变性。

可编程控制器2自身可以控制2个送料轴，其余送料轴的数量可以通过改变连接定位模块的数量来实现，定位模块12的数量可以增加到8个。连接的方法是直接把定位模块的数据线插到可编程控制器的数据接口上，下一个定位模块的数据线插入到上一个定位模块的数据接口上。这样，本使用新型提供的送料位置自动定位控制系统最多可以实现控制10个送料轴移动的功能。

如图1所示，本实用新型提供的一种送料位置自动定位控制系统，配置三个伺服电机。实际中，按不同的加工工艺需要可以配置从1到10个不同数量的伺服电机。

第一伺服驱动器3控制的第一伺服电机5通过丝杠驱动1#送料轴，同时第一伺服电机编码器4将1#送料轴的实际位置以脉冲的形式反馈回第一伺服驱动器3。同理，第二伺服驱动器6控制的第二伺服电机8通过丝杠驱动2#送料轴，同时第二伺服电机编码器7将2#送料轴的实际位置以脉冲的形式反馈回第二伺服驱动器6。第三伺服驱动器9控制的第三伺服电机11通过丝杠驱动3#送料轴，同时第三伺服电机编码器10将3#送料轴的实际位置以脉冲的形式反馈回第三伺服驱动器9。

所有伺服驱动器（3,6,9）接收的位置反馈脉冲，同时会自动存储在可编程控制器2中的数据寄存器中，并且实时更新。通过人机界面设定的各个送料轴的位置值也会自动存储在可编程控制器2中的数据寄存器中，可编程控制器2内置定位功能处理器会对数据寄存器中存储数值进行处理。根据处理结果控制伺服驱动器(3,6,9)驱动伺服电机(5,8,11)的旋转，从而控制各送料轴的具体位置，同时，人机界面会自动调出储存在可编程控制器2中的各送料轴的位置值并显示出来，方便查看。

实际加工时，预先将板料每步的加工长度输入到人机界面中并保存，自动送料程序起动后，各送料轴推动板料向前移动，直到检测开关13发出信号时停止，此时根据送料轴移动距离和检测开关13的位置自动计算出板料的原始长度，板料夹紧电磁阀14带电，送料轴夹紧板料使其固定，可编程控制器2对所设定长度和板料实际位置进行比较，比较后的结果经过定位功能处理器处理转换成命令脉冲分别输出给每个伺服驱动器，伺服驱动器根据命令脉冲的大小决定输出给每个伺服电机的电流，伺服电机接收到电流后开始旋转丝杆驱动送料轴移动，同时编码器会将位置检测脉冲经由伺服驱动器实时反馈给可编程控制器2，当编码器反馈位置和所设定位置一致时可编程控制器2停止输出给伺服驱动器的命令脉冲，伺服驱动器不再给伺服电机输出电流，伺服电机停止旋转并自锁保证送料轴停止在指定位置不再移动。

加工完成后，可编程控制器自动送料程序再次起动，送料轴推动板料向下一步加工位置移动，重复加工直到整张板料加工完成，板料松开电磁阀15带电，夹紧装置松开，各送料轴退回到最初位置等待下一张板料的到来。

通过人机界面可以设置工作参数（如：各送料轴每步移动位置、移动速度等），可以设置保护参数，也可以通过设置控制参数（如：比例增益、加速时间、减速时间等）调整送料轴的平稳移动和位置精度，同时根据人机界面内丰富的监控和报警内容快速查找和维修设备故障，保证了设备的连续运行时间，减少了设备的故障修理时间，从而节约了使用和维修成本。

实际的加工程序，可以根据设备功能需要（送料轴的数量）和动作需要（定位运行模式和是否要求同步）进行设定。假设一台设备有四个送料轴需要控制，按加工方向我们称之为X、Y、Z1和Z2轴，以Y轴为例介绍用PLC程序是如何实现定位控制的。可编程控制器2是标配定位指令的经济型PLC，型号是FX全系列PLC，人机界面的型号是带键盘的F930，定位模块的型号是FX2N-1PG、FX2N-10PG和FX3U-20SSC-H。

1、在三菱人机界面编程软件DT Designer2中，通过数值输入指令和每个指令对应的软元件地址（D750-D758），每个指令数据长度32位，通过三菱的总线技术统一传输至PLC的指定数据寄存器中。

2、人机界面将设定好的各个参数的数值输入通过总线技术传送至PLC的数据寄存器中(如［MOVP D750 D760］)，PLC通过智能模块数据写入指令［TOP H0 K150 D760 H8］将D760-D768的所有数据批量写入PLC的缓冲寄存器中。

3、在三菱人机界面编程软件DT Designer2中，通过位开关指令和指令对应的软元件地址（M362-M363），每个指令动作类型定为点动类型，通过三菱的总线技术将位开关的通断状态统一传输至PLC的指定数据寄存器中。

4、手动信号M362和M363的“通”状态将Y轴的使能信号和Y轴的手动速度写入到PLC的缓冲寄存器K1617和K1618中，通过M362和M363对轴的移动指令Y0A和Y0B的通断控制达到对Y轴的移动的控制。

5、在三菱人机界面编程软件DT Designer2中，分配数值输入指令和每个指令对应的软元件地址（D700-D718），其中每个指令数据长度32位，通过人机界面设定好Y轴所有十步的加工位置并由三菱的总线技术统一传输至PLC的指定数据寄存器中。

6、通过将D700至D718的设定好的位置值分别写入到PLC的缓冲寄存器K8006至K8096。K8006至K8096是PLC指定的每步位置值缓冲寄存器地址。

7、通过［MOVP K10 D111］写入常数10到D111数据中，同时接通M500继电器的线圈。

8、继电器M500的常开触点接通一个起动脉冲信号M501，M501接通后将D111存储的数据10写入到PLC缓冲寄存器K1600中，同时M500和M501置位Y轴的启动指令Y11，当整个定位结束后复位Y11线圈。

通过每一步加工时写入PLC内部的位置号，结合事先设定好的每一步的加工位置，PLC会自动按照设定好的定位模式移动送料轴至加工位置，从而实现对送料轴的定位控制，上述内容是以PLC控制四个轴，每个轴的位置步是十个步来举例的。根据设备复杂程序和加工要求的难易程度，该套系统最多可扩展至同时控制10个轴，每个轴的位置步最大可设定300步的位置值，可以满足绝大多数送料装置和加工工件的工艺要求。

以上所述的仅是本实用新型的优选实例。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本实用新型所提供的技术启示下，作为位置控制领域的公知常识，还可以做出其它等同变型和改进，也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种送料装置自动定位控制系统，包括送料装置、检测开关（13）、板料夹紧电磁阀（14）、板料松开电磁阀（15），其特征在于，还包括通过通讯总线相互连接的可编程控制器（2）、人机界面（1）和定位模块（12），所述送料装置的各送料轴分别设有伺服驱动系统；所述可编程控制器（2）分别与各伺服驱动系统电连接；所述定位模块（12）分别与所述检测开关（13）、板料夹紧电磁阀（14）、板料松开电磁阀（15）电连接；通过可编程控制器（2）的内置定位功能与伺服电机旋转编码器脉冲的实时检测构成的闭环位置控制系统，移动所述送料轴至加工位置。

2.根据权利要求1所述送料装置自动定位控制系统，其特征在于，所述送料装置的每个送料轴均连接有单独的伺服电机，所述伺服驱动系统包括依次电连接的伺服驱动器、伺服电机和伺服电机旋转编码器。

3.根据权利要求1所述送料装置自动定位控制系统，其特征在于，所述定位模块（12），数量为2～8个单轴定位模块。

4.根据权利要求1所述送料装置自动定位控制系统，其特征在于，所述可编程控制器（2）是标配定位指令的经济型PLC，型号是FX全系列PLC，所述人机界面的型号是带键盘的F930，所述定位模块的型号是FX2N-1PG、FX2N-10PG或FX3U-20SSC-H。