CN205353724U - 一种切割圆盘锯定尺控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种切割圆盘锯定尺控制系统，其包括与PLC控制器连接，用于实时检测待切割钢管的实时输送速度及输送位置的定尺测长装置；与PLC控制器连接，用于按照PLC控制器的控制命令，控制圆盘锯锯车以匀加速直线运动进行行走的伺服控制器；以及作为控制中心的PLC控制器，该PLC控制器用于控制伺服控制器在定尺测长装置检测到待切割钢管的输送位置到达指定位置时，控制圆盘锯刀片进行切割。本实用新型操作安全简便，生产效率高、锯片寿命高、运行成本低、更换铣切刀片方便、快捷，设备故障率低，维修方便。

Description

一种切割圆盘锯定尺控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种自动控制系统，具体的说是涉及一种能够按照上位机设定的长度实现圆盘锯在线切割自动控制的系统。

背景技术

圆盘锯是一种可快速切割设备，其可应用于切割材质钢管、钢筋、铁管、门窗、混凝土等；目前圆盘锯的切割控制主要由人工控制或者采用运动控制器如SIMOTIOND435进行在线切割控制，但是人工控制则存在操作难度大、工作效率低且误差大等问题；而采用运动控制器控制，则产品造价高，维护及维修比较复杂等问题且大型圆盘锯锯车过重也会对锯车的运行造成影响。

发明内容

鉴于已有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是要提供一种能够实现能够按照上位机设定的长度(即定尺)实现圆盘锯在线切割自动控制的系统。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案：

一种切割圆盘锯定尺控制系统，其特征在于：

包括

与PLC控制器连接，用于实时检测待切割钢管的实时输送速度及输送位置的定尺测长装置；

与PLC控制器连接，用于按照PLC控制器的控制命令，控制圆盘锯锯车以匀加速直线运动进行行走的伺服控制器；

以及作为控制中心的PLC控制器，该PLC控制器用于控制伺服控制器在定尺测长装置检测到待切割钢管的输送位置到达指定位置时，控制圆盘锯刀片进行切割。

进一步的，所述定尺测长装置包括：用于实时检测待切割钢管的实时输送速度的编码器以及用于检测待切割钢管的当前输送位置的测长辊。

进一步的，所述伺服控制器通过交流伺服电机控制圆盘锯锯车以匀加速直线运动进行行走。

进一步的，所述PLC控制器通过液压控制方式控制控制圆盘锯刀片对待切割钢管进行切割。

进一步的，所述PLC控制器包括：

作为控制中心的主控芯片；

与所述主控芯片连接，作为驱动单元的功率模块；

以及用于与上位机进行通信以及数据传输的通信总线。

优选的，所述通信总线采用PROFIBUS过程现场总线。

进一步的，所述切割圆盘锯定尺控制系统还设置有触摸控制屏，通过该触摸控制屏完成相关切割控制参数设定。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型实现了对圆盘锯设备的自动化控制且操作安全简便，生产效率高、锯片寿命高、运行成本低、更换铣切刀片方便、快捷；其通过伺服控制器使得圆盘锯锯车以匀加速直线运动进行行走，以防止锯车瞬间速度过大造成机器损坏以及误报警等问题；且通过液压控制方式控制控制圆盘锯刀片对待切割钢管进行切割，切口质量好，设备故障率低，维修方便。

附图说明

图1为本实用新型所述切割圆盘锯定尺控制系统电路原理示意图；

图2为本实用新型所述伺服控制电路原理实例图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。

鉴于现有圆盘锯锯车大部分都是把钢管速度直接输入给锯车，然后通过多次测量再做出误差调整；但是上述切割方式在锯车过重，或者钢管速度过快时，若直接给定伺服控制器钢管的速度值时候，可能会存在受到锯车惯性影响造成报警进而使得机组中断运行等弊端。

基于上述问题，本实用新型设计了一种新型的切割圆盘锯定尺控制系统，其通过编码器实时检测待切割钢管的实时输送速度；且通过控制伺服控制器使得圆盘锯锯车以匀加速直线运动进行行走(以解决瞬间给定过大速度值造成的影响)，同时使得圆盘锯锯车的行走速度与待切割钢管的实时输送速度保持一致，在测长辊测得待切割钢管达到指定切割位置时，控制圆盘锯刀片进行切割。

具体的，如图1所示，所述切割圆盘锯定尺控制系统，其包括定尺测长装置、伺服控制器、PLC控制器以及触摸控制屏等；

(1)设置用于实时检测待切割钢管的实时输送速度及输送位置的定尺测长装置；所述定尺测长装置包括：用于实时检测待切割钢管的实时输送速度的编码器以及用于检测待切割钢管的当前输送位置的测长辊。

定尺测长装置对于待切割钢管的输送速度以及输送位置的实时检测，可便于PLC控制器确定如何给定控制命令控制锯车以何种加速度进行匀加速直线运动，以实现圆盘锯锯车的行走速度与待切割钢管的实时输送速度保持一致。

(2)设置用于按照PLC控制器的控制命令，控制圆盘锯锯车以匀加速直线运动进行行走的伺服控制器；如图2，所述伺服控制器通过交流伺服电机(如71kW交流伺服电机)控制圆盘锯锯车以匀加速直线运动进行行走。在切割完成后伺服控制器控制圆盘锯锯车迅速退回至原点。

(3)设置作为控制中心的PLC控制器，该PLC控制器用于控制伺服控制器在定尺测长装置检测到待切割钢管的输送位置到达指定位置时，控制圆盘锯刀片进行切割。

所述PLC控制器通过液压控制方式控制控制圆盘锯刀片对待切割钢管进行切割。

进一步的，所述PLC控制器包括：

作为控制中心的主控芯片，其可采用SIEMENS的CPU317作为主要控制器；

与所述主控芯片连接，作为驱动单元的功率模块，其可采用S120功率模块；

以及用于与上位机进行通信以及数据传输的通信总线。

优选的，所述通信总线采用PROFIBUS过程现场总线。

进一步的，所述切割圆盘锯定尺控制系统还设置有触摸控制屏，通过该触摸控制屏完成相关切割控制参数设定。

同时所述PLC控制器还用于完成系统工作过程中的各个控制环节，如连锁、急停、事故报警等工作；并且所述系统还设有紧急停车按钮，以备紧急情况下紧急停车之用。

所述PLC控制器可通过预设的公式或程序输出控制命令，控制伺服控制器按照控制圆盘锯锯车以对应的匀加速直线运动进行行走，用户仅需在切割钢管时输入所需的钢管长度本系统即可控制圆盘锯自动完成定尺切割。

由于本实用新型的发明点不在于控制程序或者控制算法，因此仅对所述PLC控制器控制过程中涉及原理做简要说明：

设定已知钢管速度v₀、所需的钢管长度L；同时假设圆盘锯锯车由原点以初速度0mm/s以用户设定的加速启动距离(或者称为追击距离s₀)内匀加速至钢管速度v₀；

由于公知公式：速度与加速度、路程之间的关系式v＝at可知

当圆盘锯锯车运行距离达到s₀时，锯车速度v₁＝v₀，

即 $s=\frac{1}{2}{\mathrm{at}}^2=\frac{1}{2}vt=v^2/2a$

2a＝v²/s

得a＝v₀ ²/2s₀

因此在追击距离s₀范围内任意位置锯车的实时速度v₁与此时锯车位置s₁关系表达式为

$s_1=\frac{1}{2}{v}_{1}t={v_1}^2/2a$

v₁ ²＝2as₁＝v₀ ²s₁/s₀

$v_1=v_0\sqrt{s_1/s_0}$

其中v₀为编码器检测的钢管实时速度值，s₁为伺服控制器当前位置反馈值或称为待切割钢管当前输送位置，s₀为用户设定的追击距离，由上述设可知如果s₀＝400mm，即规定锯车在行走到距原点400mm时速度达到钢管的速度v₀，

基于锯车做匀加速直线运动钢管做匀速直线运动s＝v₀t，因此可以看出，当锯车行走到s₀＝400mm时，钢管运行到2s₀＝800mm的位置，所以当测长辊检测到当前钢管长度比所需的钢管长度L小400mm时候，就可以启动锯车开始追赶钢管。即如果钢管速度v₀、所需的钢管长度L为已知，且s₀为用户设定的追击距离，则本系统即可控制圆盘锯自动完成定尺切割。

同时由于当s₁＝0时，锯车的速度因此可以给伺服控制器一个小一点的初始速度值或者将s₁增加少量数值从而来保证锯车速度不为0能够启动，即(其中3为个人添加数值，来确保在原点时候锯车能够拥有大于0的初速度启动，由于添加数值造成的误差可以在后来的计算中做出误差调整。)

对应的本实用新型圆盘锯车进行定尺切割的生产流程：钢管如中口径直缝焊管由主线进入旋切锯，圆盘锯刀盘开始旋转等待切割；→编码器检测到钢管输送速度，测长辊测量钢管输送位置到达设定启动长度时，所述PLC控制器控制伺服控制器控制锯车开始追赶钢管→到达设定切割位置时，同时锯车保持与钢管实时同速→液压夹钳卡紧钢管→通过液压控制刀片进给切割钢管→切割完成后刀片迅速退回至原点，同时输送辊道将切割好的钢管运出→刀片退回原点之后锯车开始正向减速至0m/min后反向加速至最大速度返回锯车原点，等待下一次切割。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种切割圆盘锯定尺控制系统，其特征在于：

包括

与PLC控制器连接，用于实时检测待切割钢管的实时输送速度及输送位置的定尺测长装置；

与PLC控制器连接，用于按照PLC控制器的控制命令，控制圆盘锯锯车以匀加速直线运动进行行走的伺服控制器；

以及作为控制中心的PLC控制器，该PLC控制器用于控制伺服控制器在定尺测长装置检测到待切割钢管的输送位置到达指定位置时，控制圆盘锯刀片进行切割。

2.根据权利要求1所述的切割圆盘锯定尺控制系统，其特征在于：

所述定尺测长装置包括：用于实时检测待切割钢管的实时输送速度的编码器以及用于检测待切割钢管的当前输送位置的测长辊。

3.根据权利要求1所述的切割圆盘锯定尺控制系统，其特征在于：

所述伺服控制器通过交流伺服电机控制圆盘锯锯车以匀加速直线运动进行行走。

4.根据权利要求1所述的切割圆盘锯定尺控制系统，其特征在于：

所述PLC控制器通过液压控制方式控制控制圆盘锯刀片对待切割钢管进行切割。

5.根据权利要求1所述的切割圆盘锯定尺控制系统，其特征在于：

所述PLC控制器包括：

作为控制中心的主控芯片；

与所述主控芯片连接，作为驱动单元的功率模块；

以及用于与上位机进行通信以及数据传输的通信总线。

6.根据权利要求5所述的切割圆盘锯定尺控制系统，其特征在于：

所述通信总线采用PROFIBUS过程现场总线。

7.根据权利要求1所述的切割圆盘锯定尺控制系统，其特征在于：

所述切割圆盘锯定尺控制系统还设置有触摸控制屏，通过该触摸控制屏完成相关切割控制参数设定。