專利名稱：基于plc的折彎機(jī)的自動控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及工業(yè)控制及自動化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種折彎機(jī)的自動控制系統(tǒng)。
技術(shù)背景 折彎機(jī)因其模具的通用性好、工藝簡單、應(yīng)用范圍廣，在制造加工業(yè)中得到非常廣泛的應(yīng)用。數(shù)控機(jī)床是電子信息技術(shù)與傳統(tǒng)機(jī)床技術(shù)相融合的機(jī)電一體化產(chǎn)品，特別適合加工復(fù)雜形狀的工件。折彎機(jī)是工件加工中最復(fù)雜的構(gòu)成之一，在普通折彎機(jī)上，需要相當(dāng)長的調(diào)整時(shí)間，才能生產(chǎn)出良好的工件，數(shù)控折彎機(jī)可以根據(jù)角度自動計(jì)算機(jī)械位置，降低操作難度，大大縮短調(diào)整時(shí)間，提高工件質(zhì)量。目前數(shù)控折彎機(jī)行業(yè)雖然發(fā)展迅速，但數(shù)控折彎機(jī)的控制系統(tǒng)仍然存在很多不足和缺陷計(jì)算位置不夠準(zhǔn)確，控制精確度不高，靈敏度不夠，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不容易控制，故障率聞一級成本聞。

實(shí)用新型內(nèi)容針對以上問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，容易操作，控制精確度高，而成本較低的折彎機(jī)的控制系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種基于PLC的折彎機(jī)的自動控制系統(tǒng)，包括觸摸屏、PLC可編程邏輯控制器、定位模塊和伺服單元；觸摸屏用于采集用戶輸入的折彎相關(guān)參數(shù)信息物料長度、折彎角度、折彎次數(shù)，并將采集到的參數(shù)信息發(fā)送給PLC可編程邏輯控制器；PLC可編程邏輯控制器包括了位邏輯、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算以及智能通訊模塊，用于監(jiān)視輸入狀態(tài)，改變輸出狀態(tài)以達(dá)到控制目的；定位模塊通過擴(kuò)展接口與PLC可編程邏輯控制器間通訊控制，通過產(chǎn)生高速脈沖來實(shí)現(xiàn)對單軸伺服電機(jī)的開環(huán)速度、位置控制；伺服單元包括伺服驅(qū)動器和伺服電機(jī)，所述伺服驅(qū)動器與PLC可編程邏輯控制器中的伺服控制單元連接，相互傳送信號，帶動伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而帶動傳動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動。所述定位模塊產(chǎn)生高速脈沖的頻率為12HZ到200HZ。所述伺服驅(qū)動器通過CNI端口與PLC可編程邏輯控制器中連接，通過CNI、CN2端口與伺服電機(jī)連接。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械結(jié)構(gòu)組成簡單，可以組態(tài)成良好的人機(jī)交互界面，軟件程序可讀性高，可移植性強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出系統(tǒng)定位精確度高，可以達(dá)到三位小數(shù)。

圖I是本實(shí)用新型基于PLC的折彎機(jī)的自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型控制系統(tǒng)工作過程流程圖。[0015]圖3是折彎工藝分析圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。如圖I所示，一種基于PLC的折彎機(jī)的自動控制系統(tǒng)，包括觸摸屏、PLC可編程邏輯控制器、定位模塊和伺服單元。觸摸屏采用的是型號為TD400C的文本顯示器，用于采集用戶輸入的折彎相關(guān)參數(shù)信息物料長度、折彎角度、折彎次數(shù)，并將采集到的參數(shù)信息發(fā)送給PLC可編程邏輯控制器。PLC可編程邏輯控制器采用的是型號為S7-200的PLC。S7-200系列是一種可編程序邏輯控制器(Micro PLC)，它能夠控制各種設(shè)備以滿足自動化控制需求。S7-200的用戶程序中包括了位邏輯、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算以及與其它智能模塊通訊等指令內(nèi)容，從而使它能夠監(jiān)視輸入狀態(tài)，改變輸出狀態(tài)以達(dá)到控制目的。定位模塊為EM253位控模塊，集成有“5個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)”(STP，停止；RPS，參考點(diǎn)開關(guān)；ZP，零脈沖信號；LMT+，正反向硬極限位置開關(guān)；LMT-，負(fù)方向硬極限位置開關(guān))，“6個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)”(4個(gè)信號015，0^，？0沖1，或者？0+、？0-、？1+、？1-)，用于S7-200 PLC定位控制系統(tǒng)中。通過產(chǎn)生高速脈沖來實(shí)現(xiàn)對單軸步進(jìn)電機(jī)的開環(huán)速度、位置控制；通過S7-200PLC的擴(kuò)展接口，實(shí)現(xiàn)與CPU間通訊控制。提供從12HZ到200HZ的脈沖頻率，增減速度的曲線拐點(diǎn)，既支持S曲線，也支持直線?？刂葡到y(tǒng)的測量單位，即可以采用脈沖數(shù)，也可以采用工程單位(如英尺、厘米)，并且提供螺距補(bǔ)償功能。支持多種工作方式絕對方式、相對方式、手動方式，能夠提供連續(xù)的位置控制工程，最多可以支持25個(gè)位置點(diǎn)的控制。每段運(yùn)動軌跡包絡(luò)，可以有最多4種不同的速度實(shí)現(xiàn)，提供4種不同尋找原點(diǎn)的方式，便攜安裝、拆卸的端子連接器。伺服單兀包括伺服驅(qū)動器和伺服電機(jī)，伺服驅(qū)動器型號為ESDA 15B-CB 301 C 27F。伺服通過自身帶有的CNI端口與PLC系統(tǒng)中的伺服控制單元連接，相互傳送信號。伺服驅(qū)動器帶有的CNI、CN2端口設(shè)有多個(gè)輸入輸出端子，通過對這些端子的引用，可以達(dá)到對伺服電機(jī)的速度、正反轉(zhuǎn)、給定距離、定位反饋以及故障信號等參數(shù)的控制。伺服驅(qū)動器的工作原理是接收PLC控制程序輸出的脈沖信號，包括自動信號、手動信號、極限信號、原點(diǎn)信號等，并把此信號轉(zhuǎn)換為控制伺服電機(jī)定子繞組依次開關(guān)頻率、方向和脈沖數(shù)量的驅(qū)動信號，使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，聯(lián)軸器帶動模塊式電動直線驅(qū)動系統(tǒng)來進(jìn)行自動定位的工作。用戶用文本顯示器輸入物料長度、折彎角度、折彎次數(shù)3個(gè)變量，PLC將這些采集的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行一系列公式計(jì)算，轉(zhuǎn)換出控制物料長度的X軸運(yùn)動長度和間接控制角度的Z軸的進(jìn)深。隨即按下X軸啟動按鈕，伺服驅(qū)動的X軸將會根據(jù)用戶設(shè)置的物料長度運(yùn)動到設(shè)定的位置。然后，用戶再按下Z軸啟動按鈕，Z軸將會已設(shè)定的速度運(yùn)動到設(shè)定的距離，完成一次折彎操作。另外物料板下有一個(gè)行程開關(guān)，當(dāng)Z軸下降時(shí)觸碰到行程開關(guān)，行程開關(guān)給S7-200 —個(gè)信號后，S7-200內(nèi)部的計(jì)數(shù)器完成一次計(jì)數(shù)。就這樣，系統(tǒng)重復(fù)剛剛的操作，直到達(dá)到用戶設(shè)定的次數(shù)。當(dāng)PLC中計(jì)數(shù)器的值與用戶設(shè)定的次數(shù)相同時(shí)，Z軸回到起始參考點(diǎn)，折彎機(jī)系統(tǒng)工作任務(wù)完成，系統(tǒng)等待下一次工作任務(wù)。系統(tǒng)工作過程流程圖如下圖2所示。[0023]控制算法如圖3所示的折彎工藝分析圖中，A為編程角度，B為下模角度，V為下模開口寬度，R為折彎后的內(nèi)圓弧半徑，h為進(jìn)深。另外，設(shè)板材厚度為t。H = V / 2 / tan(A / 2)h = H - (R + t) / sin (A / 2) - R這里，為了計(jì)算方便，忽略板材的厚度t，從而折彎后的內(nèi)圓弧半徑R也可忽略。當(dāng)然，我們不考慮板材在折彎過程中的回彈，即不考慮板材的塑性形變與彈性形變。所以，此時(shí)的公式可簡化為h = V / 2 / tan(A / 2)另外，V的長度是固定的，設(shè)此折彎系統(tǒng)中V=2cm，則公式又可簡化為h = I / tan(A / 2)。以上為本實(shí)用新型的最佳實(shí)施方式，依據(jù)本實(shí)用新型公開的內(nèi)容，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠顯而易見的想到一些雷同、替代方案，均應(yīng)落入本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1.一種基于PLC的折彎機(jī)的自動控制系統(tǒng)，其特征在于包括觸摸屏、PLC可編程邏輯控制器、定位模塊和伺服單元； 觸摸屏用于采集用戶輸入的折彎相關(guān)參數(shù)信息物料長度、折彎角度、折彎次數(shù)，并將采集到的參數(shù)信息發(fā)送給PLC可編程邏輯控制器； PLC可編程邏輯控制器包括了位邏輯、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算以及智能通訊模塊，用于監(jiān)視輸入狀態(tài)，改變輸出狀態(tài)以達(dá)到控制目的； 定位模塊通過擴(kuò)展接口與PLC可編程邏輯控制器間通訊控制，通過產(chǎn)生高速脈沖來實(shí)現(xiàn)對單軸伺服電機(jī)的開環(huán)速度、位置控制； 伺服單元包括伺服驅(qū)動器和伺服電機(jī)，所述伺服驅(qū)動器與PLC可編程邏輯控制器中的伺服控制單元連接，相互傳送信號，帶動伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而帶動傳動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于PLC的折彎機(jī)的自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述定位模塊產(chǎn)生高速脈沖的頻率為12HZ到200HZ。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于PLC的折彎機(jī)的自動控制系統(tǒng)，其特征在于所述伺服驅(qū)動器通過CNI端口與PLC可編程邏輯控制器中連接，通過CNI、CN2端口與伺服電機(jī)連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于PLC的折彎機(jī)的自動控制系統(tǒng)，包括觸摸屏、PLC可編程邏輯控制器、定位模塊和伺服單元；觸摸屏用于采集用戶輸入的折彎相關(guān)參數(shù)信息；PLC可編程邏輯控制器用于監(jiān)視輸入狀態(tài)，改變輸出狀態(tài)以達(dá)到控制目的；定位模塊通過擴(kuò)展接口與PLC可編程邏輯控制器間通訊控制，通過產(chǎn)生高速脈沖來實(shí)現(xiàn)對單軸伺服電機(jī)的開環(huán)速度、位置控制；伺服單元包括伺服驅(qū)動器和伺服電機(jī)。本實(shí)用新型機(jī)械結(jié)構(gòu)組成簡單，可以組態(tài)成良好的人機(jī)交互界面，軟件程序可讀性高，可移植性強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出系統(tǒng)定位精確度高，可以達(dá)到三位小數(shù)。
文檔編號G05B19/414GK202720488SQ201220451629
公開日2013年2月6日 申請日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者鞠青辰, 梁雅婷, 王鵬飛, 王海祥 申請人:金陵科技學(xué)院