CN208421610U - 一种基于并网光伏发电的小型薄钢板定长剪切系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于并网光伏发电的小型薄钢板定长剪切系统，包括输送机构、剪切机构、传送带、储料框，输送机构用来控制薄钢板的输送长度，剪切机构完成定长剪切，切好的薄钢板通过传送带运送到储料框内；还包括太阳能光伏组件、光伏汇流箱、并网光伏逆变器、PLC控制器、伺服电动机及伺服驱动器、双作用气缸与电磁换向阀、触摸屏HMI、变频器及三相交流异步电动机、传感器、电能表、开关按钮与指示灯等。本实用新型采用PLC现代控制技术，具有人机交互界面，降低了硬件及成本，提高了效率与准确性，系统采用新型能源并网光伏发电技术，将太阳能转换为工频正弦交流电能，作为剪切系统的动力电源，同时又向市电供电，不仅节能而且清洁环保。

Description

一种基于并网光伏发电的小型薄钢板定长剪切系统

技术领域

本实用新型属于钢板定长剪切技术领域，尤其是涉及一种基于并网光伏发电的小型薄钢板定长剪切系统。

背景技术

钢板定长剪切就是对已经完成开卷、校平的钢板进行定长剪切、然后堆垛的自动化生产设备。随着现代制造业的飞速发展，市场对钢板需求量和剪切精度的要求越来越高，而传统剪切机由异步电动机驱动、位置开关或旋转编码器定长，存在着剪切精度低、剪切长度调整不便、运行稳定性差等问题，同时，由于异步电动机的功率因数偏低，直接启动还会对电网电能造成冲击和污染，因此，传统剪切机越来越不适应现代化的智能生产。基于并网光伏发电的小型薄钢板定长剪切机，综合了并网光伏发电和具有现代控制技术的薄钢板定长剪切功能，系统具有人机交互界面，自动化程度高，可视性强，操作简单方便，由于系统采用可再生能源并网光伏发电技术，能够节约用电，改善用电质量，有利于环保。

发明内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种基于并网光伏发电的小型薄钢板定长剪切系统，系统综合了并网光伏发电和具有现代控制技术的薄钢板定长剪切功能，自动化程度高，具有人机交互界面，操作简单方便；同时系统采用光伏发电技术，节约电能清洁环保。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种基于并网光伏发电的小型薄钢板定长剪切系统，包括输送机构、剪切机构、传送带、储料框和控制系统；

所述输送机构包括送料滚轮，通过伺服电动机控制送料滚轮控制薄钢板的输送长度，所述薄钢板上依次设有反向检测传感器、原点传感器与正向检测传感器；

所述剪切机构通过双作用气缸带动剪切刀完成剪切，伺服电动机将薄钢板送至指定长度后，剪切刀剪断薄钢板，所述剪切刀上下移动的位置处分别设有上升位置检测传感器和下降位置检测传感器，分别用于检测剪切刀是否缩回到位和伸出到位；

所述传送带由第一变频器控制的三相交流异步输送电动机驱动，将剪切好的薄钢板运送到储料框内；

所述储料框包括托料盘、第二变频器、升降电动机、滚珠丝杠副、传感器，当薄钢板运送到托料盘上，第二变频器驱动升降电动机带动滚珠丝杠将托料盘向下移动，直至托料盘中的薄钢板装满后人工取料；

所述控制系统用于控制输送机构、剪切机构、传送带、储料框工作。

进一步的，所述控制系统包括动力电源系统、以及PLC控制器，所述电源系统包括依次连接的太阳能光伏组件、光伏汇流箱、并网光伏逆变器、电能表和三相电网，所述电源系统用于为输送机构、剪切机构、传送带、储料框供电，所述PLC控制器用于根据传感器的结果控制输送机构、剪切机构、传送带、储料框工作。

进一步的，所述太阳能光伏组件将太阳能转换成直流电能送入光伏汇流箱，汇流箱将汇集到的直流电送入三相并网光伏逆变器，逆变器将输入的直流电能转化为正弦交流电能，作为系统的动力电源，同时馈送电网。

进一步的，所述PLC控制器采用S7-200CPU224CN PLC作为系统的控制器。

进一步的，所述PLC控制器的高速脉冲输出点与伺服电机驱动器控制端子相连接，用于控制伺服电动机实现钢板输送长度的精确定位。

进一步的，所述PLC控制器的数字量输出点与电磁换向阀相连接，用于控制剪切刀气缸。

进一步的，所述PLC控制器的PORT0通信口与触摸屏通信口相连接；所述PLC控制器的PORT1通信口与第一变频器的通信口、第二变频器的通信口相连接。

进一步的，所述PLC控制器还连接开关按钮、指示灯。

进一步的，所述反向检测传感器、原点检测传感器、正向检测传感器均为电感式接近开关。

进一步的，所述上升位置检测传感器和下降位置检测传感器均为磁性检测开关。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种基于并网光伏发电的小型薄钢板定长剪切系统具有以下优势：

(1)并网光伏发电：实用新型所述系统利用并网光伏发电技术，将太阳光辐射能量转换为电能，作为系统的动力电源，同时又向市电网馈能，与离网型光伏发电技术相比，省略了蓄电池部分，充分利用光伏阵列输出的功率，降低了充放电的能量损耗和成本，改善了用电质量，清洁环保；

(2)PLC现代控制技术：PLC通过USS通信来监控系统的变频器，传送的信息量大，减少占用PLC的I/O点数，能实现多台变频器的分别控制，具有硬件结构简单、使用方便的特点。PLC通过内置的高速脉冲输出功能，驱动伺服控制器与伺服电动机，实现薄钢板输送长度的控制，与传统的位置开关或旋转编码器相比，减少了系统硬件和误差，长度定位精准可靠；

(3)人机界面交互技术：触摸屏HMI将系统内部的信息转换为人可以接受的形式，将装置的内部信息从系统中分离出来，是用户与工控系统进行对话的接口，HMI能够完成薄钢板自动剪切系统的数据监控、显示和故障报警等功能。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的一种基于并网光伏发电的小型薄钢板定长剪切系统结构框图示意图；

图2为本实用新型实施例所述的一种基于并网光伏发电的小型薄钢板定长剪切系统的电气主线路框图；

图3为本实用新型实施例所述的一种基于并网光伏发电的小型薄钢板定长剪切系统的电气控制线路框图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，本实用新型提供一种基于并网光伏发电的小型薄钢板定长剪切系统，包括输送机构、剪切机构、传送带、储料框等组成。输送机构通过伺服电动机控制的送料滚轮，来控制薄钢板的输送长度；剪切部分通过双作用气缸带动剪切刀完成定长剪切，伺服电动机将薄钢板送至预设长度后停止，剪切刀在静止状态下剪断薄钢板；传送带由第一变频器控制的三相交流异步电动机驱动，剪切好的薄钢板通过传送带运送到储料框内；储料框是由托料盘、第二变频器、电动机、滚珠丝杠副、传感器构成，当薄钢板送到托料盘上，第一传感器检测到信号，变频器驱动电动机带动滚珠丝杠，将托料盘向下移动一个钢板厚度，直至第一传感器未检出信号后停止，循环进行。当托料盘中的薄钢板装满并移动到第三传感器时，系统停止，进行人工取料。储料框中的薄钢板取走后，通过HMI的取料复位，托料盘将向上运动至第二传感器接通后停止。

第一传感器设置在储料框上位，第二传感器的上方，检测到薄钢板时，发出信号，电机将驱动托盘向下运行，直至该传感器未检出薄钢板信号；其中第一传感器采用光纤传感器；

第二传感器设置在储料框中位，第一传感器与第三传感器之间，托料盘向上运动到该位置，表明托料盘空，可以继续装料；其中第二传感器为限位开关(机械式有触点)；

第三传感器设置在储料框下位，第二传感器下方，托料盘向下运动到该位置，表明钢板装满，需要人工取料，其中第三传感器为限位开关(机械式有触点)；

如图2、3所示，系统包括太阳能光伏组件、光伏汇流箱、并网光伏逆变器、PLC控制器、伺服电机驱动器、电磁换向阀、触摸屏HMI、电能表、开关按钮与指示灯等。

系统采用太阳能光伏组件，将太阳光辐射到光伏电池组表面的能量转换成直流电能，送入光伏汇流箱，汇流箱将汇集到的直流电送入三相并网光伏逆变器，逆变器再将输入的直流电能转化为与市电网同频率、同相位的正弦交流电能，作为钢板定长剪切系统的动力电源，同时逆变器输出的交流电通过电能表连接到市电网馈出。

如图2所示，系统采用S7-200CPU224CN PLC作为系统的控制器，PLC控制器的数字量输入点分别与传感器、按钮开关、伺服电机驱动器控制端子相连接，用于接收系统的控制信号；PLC的高速脉冲输出点与伺服电机驱动器控制端子相连接，用于控制伺服电机实现钢板输送长度的精确定位。PLC的数字量输出点与电磁换向阀相连接，用于控制剪切刀气缸，剪切刀的初始位置在上方，气缸活塞位于上升检测位置，当薄钢板输送指定长度停止后，剪切刀向下运动完成剪切，气缸活塞位于下降检测位置，经短暂延时后剪切刀回到初始位置。

PLC的PORT0通信口与触摸屏TPC7062KS相连接，为系统提供人机交互界面，实现系统实时数据监控，信息显示等功能；PLC的PORT1通信口分别与第一变频器、第二变频器的RS-485通信口相连接，实现PLC与变频器的USS协议通信，传递控制参数与信息。

本实用新型的工作过程：

1.手动模式，可实现剪切刀的上行与下行控制、送料滚轮的点动正转与反转控制、传送带的启停控制、储料框托料盘的点动上升与下降控制；

2.自动模式，系统在初始位置，即：送料滚轮上有钢板，反向检测传感器为接通，原点传感器与正向检测传感器为断开，剪切刀在初始位置，上升位置检测传感器接通，传送带停止状态，储料框托料盘在上方位置，第二传感器为接通，第一传感器与第三传感器均断开。按下HMI系统启动，传送带运转，同时送料滚轮转动将钢板向前输送，当原点传感器接通时，系统计算定长，当输送到指定长度后送料滚轮停止，剪切刀向下运动完成剪切，气缸活塞位于下降检测位置，下降位置检测传感器接通，经短暂延时后剪切刀上升回到初始位置，剪切好的薄钢板通过传送带运送到储料框的托盘上，第一传感器接通，接着储料框电动机运转，带动滚珠丝杠将托料盘向下移动一个钢板厚度，直至第一传感器断开，当托料盘中的薄钢板装满，第三传感器为接通时系统停止，提示人工取料，储料框中的钢板取走后，通过HMI取料复位，托料盘将向上运动至第二传感器接通后停止。

3.自动模式，若系统未在初始位置，通过HMI系统复位，可使系统复位至初始位置，通过HMI系统停止，系统立即停止工作。

4.自动模式，当系统向前输送钢板，反向检测传感器、原点传感器与正向检测传感器均为接通，且剪切刀未动作，气缸上升位置检测传感器仍接通，下降位置检测传感器断开，则系统立即停止工作，报警指示灯闪亮。

5.通过触摸屏HMI，可以对系统进行手动模式、自动模式的切换，控制系统的启动、停止和复位，设置和显示钢板剪切尺寸，统计完成剪切的钢板数量，监控送料滚轮、剪切刀、传送带和储料框的工作状态。与PLC输入点相连接的伺服急停输出和急停按钮，可实现系统紧急停车。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于并网光伏发电的小型薄钢板定长剪切系统，其特征在于：包括输送机构、剪切机构、传送带、储料框和控制系统；

所述输送机构包括送料滚轮，通过伺服电动机控制送料滚轮控制薄钢板的输送长度，所述薄钢板上依次设有反向检测传感器、原点传感器与正向检测传感器；

所述剪切机构通过双作用气缸带动剪切刀完成剪切，伺服电动机将薄钢板送至指定长度后，剪切刀剪断薄钢板，所述剪切刀上下移动的位置处分别设有上升位置检测传感器和下降位置检测传感器，分别用于检测剪切刀是否缩回到位和伸出到位；

所述传送带由第一变频器控制的三相交流异步电动机驱动，将剪切好的薄钢板运送到储料框内；

所述储料框包括托料盘、第二变频器、升降电动机、滚珠丝杠副、传感器，当薄钢板运送到托料盘上，第二变频器驱动升降电动机带动滚珠丝杠将托料盘向下移动，直至托料盘中的薄钢板装满后人工取料；

所述控制系统用于控制输送机构、剪切机构、传送带、储料框工作。

2.根据权利要求1所述的一种基于并网光伏发电的小型薄钢板定长剪切系统，其特征在于：所述控制系统包括动力电源系统、以及PLC控制器，所述电源系统包括依次连接的太阳能光伏组件、光伏汇流箱、并网光伏逆变器、电能表和三相电网，所述电源系统用于为输送机构、剪切机构、传送带、储料框供电，所述PLC控制器用于根据传感器的检测结果控制输送机构、剪切机构、传送带、储料框工作。

3.根据权利要求2所述的一种基于并网光伏发电的小型薄钢板定长剪切系统，其特征在于：所述太阳能光伏组件将太阳能转换成直流电能送入光伏汇流箱，汇流箱将汇集到的直流电送入三相并网光伏逆变器，逆变器将输入的直流电能转化为正弦交流电能，作为系统的动力电源，同时馈送电网。

4.根据权利要求2所述的一种基于并网光伏发电的小型薄钢板定长剪切系统，其特征在于：所述PLC控制器采用S7-200 CPU224CN PLC作为系统的控制器。

5.根据权利要求2所述的一种基于并网光伏发电的小型薄钢板定长剪切系统，其特征在于：所述PLC控制器的高速脉冲输出点与伺服电机驱动器控制端子相连接，用于控制伺服电动机实现钢板输送长度的精确定位。

6.根据权利要求2所述的一种基于并网光伏发电的小型薄钢板定长剪切系统，其特征在于：所述PLC控制器的数字量输出点与电磁换向阀相连接，用于控制剪切刀的气缸。

7.根据权利要求2所述的一种基于并网光伏发电的小型薄钢板定长剪切系统，其特征在于：所述PLC控制器的PORT0通信口与触摸屏通信口相连接；所述PLC控制器的PORT1通信口与第一变频器的通信口、第二变频器的通信口相连接。

8.根据权利要求2所述的一种基于并网光伏发电的小型薄钢板定长剪切系统，其特征在于：所述PLC控制器还连接开关按钮、指示灯。

9.根据权利要求1所述的一种基于并网光伏发电的小型薄钢板定长剪切系统，其特征在于：所述反向检测传感器、原点检测传感器、正向检测传感器均为电感式接近开关。

10.根据权利要求1所述的一种基于并网光伏发电的小型薄钢板定长剪切系统，其特征在于：所述上升位置检测传感器和下降位置检测传感器均为磁性检测开关。