專利名稱：一種切割機(jī)速度控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動(dòng)控制領(lǐng)域，特別設(shè)計(jì)一種用于高速度、高精度、低損耗的切割機(jī)的切割機(jī)速度控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
切割機(jī)的研制是一個(gè)多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域，它主要以含有快速電機(jī)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)，結(jié)合控制理論與技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、總線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等進(jìn)行全新的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以達(dá)到運(yùn)動(dòng)控制所要求的高速度、高精度的要求。切割機(jī)運(yùn)行過程中，放線電機(jī)、收線電機(jī)的線速度要跟蹤主電機(jī)的線速度，排線電機(jī)的線速度要跟蹤收線電機(jī)角速度，而在走線運(yùn)行過程中，機(jī)械參數(shù)如半徑、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量都會(huì)變化，所以這是一個(gè)非線性時(shí)變系統(tǒng)的控制問題；收、放線電機(jī)的速度無軸傳動(dòng)跟蹤控制；排線電機(jī)的非線性速度控制、主軸的溫度和潤滑控制等難題。目前，國外已經(jīng)有幾種用于切割機(jī)的速度控制裝置，它們均采用電子與液壓技術(shù)結(jié)合，通過測量切割機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。采用該控制方式的速度控制裝置存在成本高的問題，不適宜在中國普及。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種成本低廉的切割機(jī)速度控制系統(tǒng)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種切割機(jī)速度控制系統(tǒng)，包括切割機(jī)走線系統(tǒng)、工作臺(tái)、控制系統(tǒng)、循環(huán)油冷卻系統(tǒng)和油氣潤滑裝置，所述控制系統(tǒng)包括運(yùn)動(dòng)控制器、通過通信單元與運(yùn)動(dòng)控制器分別連接的伺服單元和模擬量輸入輸出單元；其中伺服單元包括7個(gè)伺服電機(jī)主電機(jī)、收線電機(jī)、放線電機(jī)、工作臺(tái)電機(jī)、兩個(gè)張力電機(jī)和排線電機(jī)，上述伺服電機(jī)均安裝有測速傳感器；其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)控制器包括單片機(jī)， 單片機(jī)分別連接比例閥控制接口、電機(jī)速度輸入接口、油門控制接口、總線接口、串口通訊總線接口及PTO開關(guān)接口 ；所述運(yùn)動(dòng)控制器連接主控面板，主控面板與遙控面板之間無線通訊。進(jìn)一步，所述串口通訊總線接口為RS485總線接口。所述主控面板及所述遙控面板的電路結(jié)構(gòu)相同，包括單片機(jī)，單片機(jī)分別連接鍵盤、顯示裝置、無線收發(fā)接口及串口通訊總線接口。所述顯示裝置為IXD顯示屏或LED顯示屏。所述串口通訊總線接口為RS485 總線接口或CAN總線接口。本發(fā)明一方面采用開環(huán)控制方式，省去了閉環(huán)控制中的轉(zhuǎn)速傳感器，降低了成本， 實(shí)現(xiàn)了切割機(jī)較高精度的速度控制，保證了切割機(jī)在切割過程中的質(zhì)量，延長了切割機(jī)壽命。另一方面采用無線遙控顯示方式，大大方便了用戶的操作。


圖1為本發(fā)明的控制器電路結(jié)構(gòu)圖2為本發(fā)明的主控面板及遙控面板的電路結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明在切割時(shí)的應(yīng)用結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例來具體說明本發(fā)明。 實(shí)施例如圖所示，本發(fā)明切割機(jī)速度控制系統(tǒng)包括切割機(jī)走線系統(tǒng)、工作臺(tái)、控制系統(tǒng)、 循環(huán)油冷卻系統(tǒng)和油氣潤滑裝置，所述控制系統(tǒng)包括運(yùn)動(dòng)控制器、通過通信單元與運(yùn)動(dòng)控制器分別連接的伺服單元和模擬量輸入輸出單元；其中伺服單元包括7個(gè)伺服電機(jī)主電機(jī)、收線電機(jī)、放線電機(jī)、工作臺(tái)電機(jī)、兩個(gè)張力電機(jī)和排線電機(jī)，上述伺服電機(jī)均安裝有測速傳感器；所述運(yùn)動(dòng)控制器包括單片機(jī)，單片機(jī)分別連接比例閥控制接口、電機(jī)速度輸入接口、油門控制接口、總線接口、串口通訊總線接口及PTO開關(guān)接口 ；所述運(yùn)動(dòng)控制器連接主控面板，主控面板與遙控面板之間無線通訊。其中，控制器的電路結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括單片機(jī)，單片機(jī)分別連接比例閥控制接口、發(fā)動(dòng)機(jī)速度輸入接口、油門控制接口、CAN總線接口、RS485總線接口及PTO開關(guān)接口。結(jié)合圖1及圖3，控制器的工作流程為單片機(jī)輸出兩路PWM信號至比例閥控制接口，經(jīng)過功率放大后輸出至比例閥，再返饋回比例閥接口，由比例閥接口進(jìn)行電流采樣，經(jīng)過放大濾波后，輸出到單片機(jī)的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換輸入端口，單片機(jī)通過PID算法，形成閉環(huán)控制，給比例閥輸出指定的電流。發(fā)動(dòng)機(jī)的速度信號是由發(fā)動(dòng)機(jī)ECU通過發(fā)動(dòng)機(jī)速度輸入接口輸入單片機(jī)，由單片機(jī)通過測脈寬的方式計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)速度。切割機(jī)的PTO開關(guān)信號經(jīng)PTO 開關(guān)接口后，輸出到單片機(jī)的輸入接口，單片機(jī)輸出一路控制信號至PTO開關(guān)接口，用于控制PTO開關(guān)信號的通斷，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制、腳動(dòng)控制的轉(zhuǎn)換。單片機(jī)輸出一路 PWM信號至油門控制接口，由油門控制接口濾波后形成直流電壓信號輸出給發(fā)動(dòng)機(jī)ECU，該直流電壓信號可以由單片機(jī)任意調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速測量及控制也可以由單片機(jī)通過CAN總線接口以J1939協(xié)議直接從發(fā)動(dòng)機(jī)E⑶中讀取。主控面板及遙控面板的電路結(jié)構(gòu)相同，如圖2所示，包括單片機(jī)，單片機(jī)通過SPI 總線與液晶顯示器連接，用于顯示實(shí)際轉(zhuǎn)速、目標(biāo)轉(zhuǎn)速、以及各種控制狀態(tài)。鍵盤連接到單片機(jī)輸入口，用于設(shè)定設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速以及各種工況的輸入。單片機(jī)通過SPI總線與無線收發(fā)模塊連接，實(shí)現(xiàn)主控面板與遙控面板之間的通訊。本發(fā)明的控制流程為
步驟1、用戶通過主控面板將目標(biāo)速度、工礦等數(shù)據(jù)輸入到控制器，控制器結(jié)合目標(biāo)速
γ
度按公式z =計(jì)算輸出到比例閥的電流，其中I表示比例閥電流，表示目標(biāo)
速度，~表示發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)速度表示比例閥的死區(qū)電流，K是一個(gè)常數(shù)?？刂破魍ㄟ^PWM 方式，采用PID閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)比例閥電流的高精度輸出。步驟2、控制器輸出油門控制電壓給發(fā)動(dòng)機(jī)ECU，通過反饋測量發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速， 將發(fā)動(dòng)機(jī)速度調(diào)整到指定的步驟3、比例閥控制比例泵將流體輸出至液壓馬達(dá)，由液壓馬達(dá)通過減速機(jī)減速后驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了速度的自動(dòng)調(diào)整。步驟4、控制器根據(jù)公
權(quán)利要求
1.一種切割機(jī)速度控制系統(tǒng)，包括切割機(jī)走線系統(tǒng)、工作臺(tái)、控制系統(tǒng)、循環(huán)油冷卻系統(tǒng)和油氣潤滑裝置，所述控制系統(tǒng)包括運(yùn)動(dòng)控制器、通過通信單元與運(yùn)動(dòng)控制器分別連接的伺服單元和模擬量輸入輸出單元；其中伺服單元包括7個(gè)伺服電機(jī)主電機(jī)、收線電機(jī)、 放線電機(jī)、工作臺(tái)電機(jī)、兩個(gè)張力電機(jī)和排線電機(jī)，上述伺服電機(jī)均安裝有測速傳感器；其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)控制器包括單片機(jī)，單片機(jī)分別連接比例閥控制接口、電機(jī)速度輸入接口、油門控制接口、總線接口、串口通訊總線接口及PTO開關(guān)接口 ；所述運(yùn)動(dòng)控制器連接主控面板，主控面板與遙控面板之間無線通訊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種切割機(jī)速度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述串口通訊總線接口為RS485總線接口或CAN總線接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種切割機(jī)速度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述主控面板及所述遙控面板的電路結(jié)構(gòu)相同，包括單片機(jī)，單片機(jī)分別連接鍵盤、顯示裝置、無線收發(fā)接口及串口通訊總線接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種切割機(jī)速度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述顯示裝置為LCD 顯示屏或LED顯示屏。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種切割機(jī)速度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述串口通訊總線接口為RS485總線接口或CAN總線接口。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種切割機(jī)速度控制系統(tǒng)，包括切割機(jī)走線系統(tǒng)、工作臺(tái)、控制系統(tǒng)、循環(huán)油冷卻系統(tǒng)和油氣潤滑裝置，所述控制系統(tǒng)包括運(yùn)動(dòng)控制器、通過通信單元與運(yùn)動(dòng)控制器分別連接的伺服單元和模擬量輸入輸出單元；所述運(yùn)動(dòng)控制器包括單片機(jī)，單片機(jī)分別連接比例閥控制接口、電機(jī)速度輸入接口、油門控制接口、總線接口、串口通訊總線接口及PTO開關(guān)接口；所述運(yùn)動(dòng)控制器連接主控面板，主控面板與遙控面板之間無線通訊。本發(fā)明一方面采用開環(huán)控制方式，省去了閉環(huán)控制中的轉(zhuǎn)速傳感器，降低了成本，實(shí)現(xiàn)了切割機(jī)較高精度的速度控制，保證了切割機(jī)在切割過程中的質(zhì)量，延長了切割機(jī)壽命。另一方面采用無線遙控顯示方式，大大方便了用戶的操作。
文檔編號B23H7/20GK102485393SQ201010573908
公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月6日
發(fā)明者蔣飛翔 申請人:上?？っ缹?shí)業(yè)有限公司