CN210776297U - 一种直流推杆综合测试仪的控制电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种直流推杆综合测试仪的控制电路，包括电源电路、两个伺服驱动器、PLC控制器、电流传感器和急停电路；电源电路为伺服驱动器和PLC控制器供电，PLC控制器连接伺服驱动器进一步控制测试仪和待测直流推杆的运作。电流传感器测量直流推杆供电并返回信息至PLC控制器，急停电路给伺服驱动器急停信号。本实用新型通过对直线推杆的检测测试，可反映整个检测过程中的行程、电流、负载力、锁紧力变化情况，自动化程度高，降低工人劳动强度，漏检率低。
Description
技术领域
本实用新型涉及电路设计领域，具体涉及一种直流推杆综合测试仪的控制电路。
背景技术
直线推杆是一种将直流或交流电机的旋转运动转化为推杆直线运动的电气元器件。直线推杆是各种电动升降桌椅、医疗卫生健身器械产品的主要部件，常州周边地区已经形成了直线推杆生产制造的完整产业链，产品除供应国内市场外，还远销美国、欧洲等世界各地。
直线推杆出厂以前需要检测产品的各项性能参数是否满足图纸要求。检测时需施加一恒定的负载力(不同型号的推杆，负载力大小不同)，在此负载力下需要检测的参数包括：推杆的行程和锁紧力间隙大小，推杆电机电流平均值、推杆平均直线速度，检测值与标准值相比对来判定该件推杆产品是否合格，应下游厂家要求每件产品必检。目前直线推杆生产厂家的检测装置采用气缸产生恒定负载力，推杆通电后反推气缸直线移动，通过数显卡尺人工读数行程和锁紧力间隙大小，通过电流表读取实时电流，速度只能工人肉眼判别。该检测装置结构简单，最大的不足在于所提供的负载力不稳定，且负载力大小与指定值误差较大。当被测推杆型号变更时，通过减压阀改变压缩空气压力从而改变负载力，这种做法也较为粗放。其二，人工读数电流表只是截取整个检测过程中的某个瞬时值，不能反映整个检测过程中的电流变化情况，所带来的随机性较大；其三，自动化程度低，工人劳动强度大，操作工注意力不集中稍有疏忽就造成产品漏检，发货至客户处被退回给公司带来经济损失。
发明内容
本实用新型针对上述问题，提出一种直流推杆综合测试仪的控制电路。
一种直流推杆综合测试仪的控制电路，采用双工位设计，包括电源电路、两个伺服驱动器、PLC控制器、电流传感器和急停电路；
电源电路中，包括共用火线、零线和地线的两个电源，其中第一电源连接两个应变式力传感器和触摸屏，第二电源为可调直流电源，输出电压可调以适应不同规格的待测直流推杆；火线、零线和地线独立引出两组接线，分别为两个伺服驱动器提供电源；
两个伺服驱动器的接线相对应，L1端口接零线，L3端口接火线，GND端口接地线，LAR和LA端口连接外部的差动转OC模块，ALM端口输出伺服警报信号至PLC控制器，PLC控制器设有扩展模块，LG和TC端口接收扩展模块输出的转矩指令的模拟量，RS2和RS1端口接收PLC控制器输出的转向指令，SON端口接收PLC控制器输出的使能信号，EM2端口接收急停电路输出的急停信号；
PLC控制器包括数字量输入点、模拟量输入端口、数字量输出点和模拟量输出端口；
数字量输入点接收伺服驱动器的警报信号，同时在与PLC电源连接的连线上设置双工位的共六个按钮和两个原点开关；
模拟量输入端口接收应变式力传感器和电流传感器的模拟量信号；
数字量输出点输出控制伺服驱动器的转向指令和使能信号，同时在推杆电机的正反转控制电路中连接多个中间继电器KA3～KA6，有数字量输出点接口接KA3、KA4继电器，由继电器触点完成控制被测推杆的伸出和缩回；
模拟量输出端口输出控制伺服驱动器输出转矩大小的模拟量；
电流传感器串联在数字量输出点接口和推杆电机的正反转控制电路之间，一端接收供电的输入，另一端传输测得的模拟量信号至PLC控制器；
急停电路串联在被测推杆供电电路中，包括多个限位开关和急停中间继电器，急停中间继电器按钮摁下后失电、进而控制伺服驱动器的急停输入端，使伺服驱动器处于急停状态。
进一步地，差动转OC模块，接收双工位的伺服驱动器输出的TTL差动信号，转化为PLC控制器能接收的OC脉冲信号。
进一步地，中间继电器KA3～KA6连接在电流传感器和推杆电机的正反转控制电路之间，控制双工位的待测推杆的运行。
进一步地，急停电路中设置中间继电器KA7，实现伺服驱动器的超程释放功能。
进一步地，触摸屏采用昆仑通态7寸TPC7062KS型显示器，配有以太网接口。
进一步地，PLC控制器扩展安装有的EM06模块，输出至伺服驱动器的LG和TC端口。
进一步地，伺服驱动器的CN2端口通过电缆连接外部的伺服电机编码器，U、V、W、PE端口通过电缆连接伺服电机，伺服电机进而控制检测仪的运行。
本实用新型达到的有益效果为：本实用新型开发了一种直线推杆综合检测仪的控制电路。针对原有测试装置的不足，创造性地提出了用电驱替代气缸加载负载力，将伺服电机扭矩转化为推或拉的负载力，负载力稳定，使用伺服电机编码器间接检测直线位移的整体设计方案。当被测推杆型号变更时，只需控制伺服电机扭矩即可改变负载力，自动化程度高。通过对直线推杆的检测测试，可反映整个检测过程中的行程、电流、负载力、锁紧力变化情况，自动化程度高，降低工人劳动强度；通过按动按钮启动测试，一键操作，操作工易上手，漏检率低。电路整体实现效果好，直观明了，工作稳定性高、鲁棒性高。
附图说明
图1为本实用新型实施例中电源电路的原理结构示意图。
图2为本实用新型实施例中一个伺服驱动器的电路原理结构示意图。
图3为本实用新型实施例中另一个伺服驱动器的电路原理结构示意图。
图4为本实用新型实施例中PLC控制器的电路原理结构示意图。
图5为本实用新型实施例中电流传感器的电路原理结构示意图。
图6为本实用新型实施例中一个急停电路原理结构示意图。
图7为本实用新型实施例中另一个急停电路原理结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明。
如图1-7所示，一种直流推杆综合测试仪的控制电路，采用双工位设计，包括电源电路、两个伺服驱动器、PLC控制器、电流传感器和急停电路。
电源电路中，包括共用火线、零线和地线的两个电源，其中第一电源连接两个应变式力传感器和触摸屏，触摸屏采用昆仑通态7寸TPC7062KS型显示器，配有以太网接口，可图形化展示检测过程中采样的各参数动态变化情况，触摸屏的以太网接口与PLC控制器的以太网接口连接通信。第二电源为可调直流电源，输出电压可调以适应不同规格的待测直流推杆(因为不同型号的被测推杆电机的电压不同，所以采用了可调电源，这样可以适应不同型号的推杆的测试)；火线、零线和地线独立引出两组接线，分别为两个伺服驱动器提供电源。
两个伺服驱动器的接线相对应，L1端口接零线，L3端口接火线，GND端口接地线，编码器分频信号输出端LAR和LA端口连接外部的差动转OC模块，ALM端口输出伺服警报信号至PLC控制器，LG和TC端口接收PLC控制器的扩展模块EM06输出的转矩指令的模拟量，RS2和RS1端口接收PLC控制器输出的转向指令，SON端口接收PLC控制器输出的使能信号，EM2端口接收急停电路输出的急停信号。差动转OC模块接收双工位的伺服驱动器输出的TTL差动信号，转化为PLC控制器能接收的OC脉冲信号。
伺服驱动器的CN2端口通过电缆连接外部的伺服电机编码器，U、V、W、PE端口通过电缆连接伺服电机，伺服电机进而控制检测仪的运行。
PLC控制器选用西门子S7-200 SMART ST30，PLC控制器包括数字量输入点、模拟量输入端口、数字量输出点和模拟量输出端口。PLC程序完成被测直线推杆的手动伸出、缩回控制，滑台运行速度的实时监视(客户基于安全的要求)，将接收的应变式力传感器和电流传感器的检测数据经以太网接口通过触摸屏显示，显示完成直线推杆检测过程中负载力、行程位移、电流的实时采样等功能。
数字量输入点2.4、3.2接口接收伺服驱动器的警报信号，同时在与PLC电源连接的连线上设置双工位的共六个按钮-SB1、-SB2、-SB3、-SB4、-SB5、-SB6和两个原点开关-B1、-B2，六个按钮中每个工位设三个，三个按钮分别手动控制推杆电机的缩回、伸出、测试启动。通过按下按钮启动测试直线推杆的运动过程。模拟量输入端口1.13(AD0+)、1.15(AD1+)接收应变式力传感器的两个模拟量信号，模拟量输入端口5.5(AD3+)、5.1(AD2+)接收电流传感器的两个模拟量信号。
数字量输出点2.7接口(SON1)、2.7接口(RS1)输出控制伺服驱动器的使能信号和转向指令，同时在推杆电机的正反转控制电路中连接多个中间继电器KA3～KA6。
数字量输出点1.10接口接KA3、KA4继电器，再由继电器触点完成被测推杆的伸出和缩回的控制，(如图5)中间继电器KA3～KA6连接在电流传感器和推杆电机的正反转控制电路之间，控制双工位的待测推杆的运行。模拟量输出端口2.5、2.6输出控制伺服驱动器输出转矩大小的模拟量。
PLC控制器的1.10接口接KA3、KA4继电器，再由继电器触点完成被测推杆的伸出和缩回的控制，电流传感器串联在1.10接口和推杆电机的正反转控制电路之间，一端(1引脚)接收供电的输入，输出端4.7接口(2+)、4.7接口(2-)传输测得的模拟量信号至PLC控制器模拟量输入端口5.5(3+)、5.1(2+)。
设有两个急停电路，分别控制双工位的被测推杆检测仪。急停电路串联在PLC为被测推杆输出的供电电路中，包括限位开关-B3、-B4(或-B5、-B6)和急停中间继电器-KA1(或-KA2)，急停中间继电器-KA1(或-KA2)输出端与伺服驱动器的急停输入端EN2连接，急停中间继电器按钮-SB7或-SB9摁下后失电，进而控制伺服驱动器的急停输入端EN2，使伺服驱动器处于急停状态，以控制被测推杆出现超程的情况时，推杆滑台能够立刻停下。急停电路中设置中间继电器KA7，实现伺服驱动器的超程释放功能。当被测推杆型号变更时，只需控制伺服电机扭矩即可改变负载力，自动化程度高。
触摸屏负责采集行程、电流、负载力、锁紧力间隙数据。通过昆仑通态触摸屏的“策略”功能触发数据采集的开始与结束，采样周期为1秒，“实时曲线”画面以图形化的形式直观展示各参数的动态变化情况，所采集到的数据以“历史表格”的功能存储在触摸屏中，用户可以方便打开或关闭。“历史表格”中所采集的数据自动计算平均值后显示在“汇总表格”画面中，由于应变式力传感器的动态响应较差，前6秒的数据尚未稳定，需要剔除掉。触摸屏的“循环脚本”根据参数画面所设定的行程、电流、锁紧力间隙、速度的正常范围自动判断该推杆合格与否，点亮绿灯或红灯，任意一个参数不合格，则整个推杆检测不合格。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式，本实用新型的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本实用新型所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。
Claims (7)
1.一种直流推杆综合测试仪的控制电路，采用双工位设计，包括电源电路、两个伺服驱动器、PLC控制器、电流传感器和急停电路，其特征在于：
所述电源电路中，包括共用火线、零线和地线的两个电源，其中第一电源连接两个应变式力传感器和触摸屏，第二电源为可调直流电源，输出电压可调以适应不同规格的待测直流推杆；所述火线、零线和地线独立引出两组接线，分别为两个伺服驱动器提供电源；
所述两个伺服驱动器的接线相对应，L1端口接零线，L3端口接火线，GND端口接地线，LAR和LA端口连接外部的差动转OC模块，ALM端口输出伺服警报信号至PLC控制器，PLC控制器设有扩展模块，LG和TC端口接收扩展模块输出的转矩指令的模拟量，RS2和RS1端口接收PLC控制器输出的转向指令，SON端口接收PLC控制器输出的使能信号，EM2端口接收急停电路输出的急停信号；
所述PLC控制器包括数字量输入点、模拟量输入端口、数字量输出点和模拟量输出端口；
所述数字量输入点接收伺服驱动器的警报信号，同时在与PLC电源连接的连线上设置双工位的共六个按钮和两个原点开关；
所述模拟量输入端口接收应变式力传感器和电流传感器的模拟量信号；
所述数字量输出点输出控制伺服驱动器的转向指令和使能信号，同时在推杆电机的正反转控制电路中连接多个中间继电器KA3～KA6，有数字量输出点接口接KA3、KA4继电器，由继电器触点完成控制被测推杆的伸出和缩回；
所述模拟量输出端口输出控制伺服驱动器输出转矩大小的模拟量；
所述电流传感器串联在数字量输出点接口和推杆电机的正反转控制电路之间，一端接收供电的输入，另一端传输测得的模拟量信号至PLC控制器；
所述急停电路串联在被测推杆供电电路中，包括多个限位开关和急停中间继电器，所述急停中间继电器按钮摁下后失电、进而控制伺服驱动器的急停输入端，使伺服驱动器处于急停状态。
2.根据权利要求1所述的一种直流推杆综合测试仪的控制电路，其特征在于：所述差动转OC模块，接收双工位的伺服驱动器输出的TTL差动信号，转化为PLC控制器能接收的OC脉冲信号。
3.根据权利要求1所述的一种直流推杆综合测试仪的控制电路，其特征在于：所述中间继电器KA3～KA6连接在电流传感器和推杆电机的正反转控制电路之间，控制双工位的待测推杆的运行。
4.根据权利要求1所述的一种直流推杆综合测试仪的控制电路，其特征在于：所述急停电路中设置中间继电器KA7，实现伺服驱动器的超程释放功能。
5.根据权利要求1所述的一种直流推杆综合测试仪的控制电路，其特征在于：所述触摸屏采用昆仑通态7寸TPC7062KS型显示器，配有以太网接口。
6.根据权利要求1所述的一种直流推杆综合测试仪的控制电路，其特征在于：PLC控制器扩展安装有的EM06模块，输出至伺服驱动器的LG和TC端口。
7.根据权利要求1所述的一种直流推杆综合测试仪的控制电路，其特征在于：所述伺服驱动器的CN2端口通过电缆连接外部的伺服电机编码器，U、V、W、PE端口通过电缆连接伺服电机，所述伺服电机进而控制检测仪的运行。
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