热锯机控制系统

技术领域

本发明热锯机控制系统，涉及金属制造装置控制技术领域，尤其涉及热锯机连续生产系统。

背景技术

热锯机系统，具有生产效率高、低成本、节省材料、易于自动化等特点。生产流程为：辊道运输―定尺―锯切―辊道运输。影响热锯机的主要因素：钢坯温度，水冲洗压力，锯片锯齿角度，热金属探测器，齿轮润滑等。广泛应用于给排水工程，也可作为打桩管，作桥梁；码头，道路，建筑结构用管等。

原有热锯机的主要机构有：锯片传动机构、锯片送进机构和调整定尺的锯机横移机构。原有横移定尺的横移轨道极易堵塞、卡住、晃动导致定尺误差大、效率低。现有定尺为S120控制的高速精确定尺，定尺移动速度为2m/s，定尺误差小于1mm。原有热锯机切割效率低，往往需要布置多条作业线。

针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的热锯机控制系统，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。

发明内容

根据上述现有技术提出的生产效率低，定尺误差大，切割时间长等技术问题，而提供一种热锯机控制系统。本发明主要利用S120的夹送定尺方式，CU320双轴的主轴高速稳定旋转和快速精确进给，对原有横移定尺机构和送进传动式的进锯机构，进行定尺方面和锯切方面的改造，从而起到高速精确定尺，连续不间断的高速切割，大大提高生产效率的效果。

本发明采用的技术手段如下：

一种热锯机控制系统，包括：可编程控制器D425、远程I/O控制单元、CU320、PN网络通讯单元及工控机；PN网络通讯单元用于系统中全部惦记的速度以及电机的电流等，PN网络通讯单元与工控机和可编程控制器D425想连接成回路；可编程控制器D425依次与远程I/O控制单元、CU320、远程I/O控制单元、可编程控制器D425串联连接；

热锯机控制系统还包括：闭环控制单元、双急停控制单元、快速停车单元、变频器、绝对值编码器、凸轮电机A、凸轮电机B及编码器信号转换器；

进一步地，凸轮电机B与编码器转换器分别与工控机相连接；

进一步地，闭环控制单元与凸轮电机B相连接；

进一步地，凸轮电机A与编码器转换器相连接；

进一步地，双急停控制单元、快速停车单元、变频器和绝对值编码器的两端均分别与凸轮电机B和编码器转换器相连接。

进一步地，闭环控制单元、变频器和绝对值编码器相连接，通过绝对值编码器项变频器反馈凸轮电机A和凸轮电机B的位置，并环控制凸轮电机A和凸轮电机B的速度。

进一步地，双急停控制单元和变频器相连接，用于双路控制停止变频器工作，从而停止机组驱动电机运作。

进一步地，编码器转换器一端与绝对值编码器连接，另一端通过工控机与PN网络通讯单元相连接，用于接收绝对值编码器采集凸轮电机A和凸轮电机B的位置，并根据速度控制调整凸轮电机A和凸轮电机B的速度。

进一步地，变频器还连接有输入电抗器，用于降低变频器的高次谐波及抑制电源浪涌。

进一步地，变频器还连接有输出电抗器，用于限制电机连接电缆的容性充电电流。

变频器分别连接输入电抗器、输出电抗器，有效地避免了系统易出现的故障，提高了系统的工作效率

进一步地，快速停车单元还包括制动电阻，与变频器连接，用于缩短电机停止的时间。

快速停车单元中采用制动电阻将辊道停车时间缩短至2s，并且避免了发生因停车造成的电流过大，热量增加从而报警的情况。提高了生产小懒虫，减少了废品坯材的生产量。

本系统中可编程控制器D425用于系统中全部电机的速度以及电机的电流等，远程I/O控制单元、编码器转换器分别与该可编程控制器PLC连接，用于实现系统中多个可编程控制器PLC远程工作。工控机通过通讯卡与所述可编程控制器PLC连接，可编程控制器通过PROFINET-PN总线网络与变频器串联连接，该工控机配置所有编程软件。闭环控制单元绝对值编码器将凸轮电机的实时位置反馈至PLC，变频器PLC根据该反馈速度控制该凸轮电机的速度。双急停控制单元相对于现有技术中的单组急停控制，确保了故障时安全机组停车。CU320用于调整凸轮的电机速度，其中采用西门子D425运动控制器，相比于现有技术中依靠测速编码器反馈至可编程控制器PLC速度，进行速度调整，速度调整的相应速率更快，传输信号稳定，维护方便。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供的热锯机控制系统，双急停控制单元确保了发生安全故障时，机组能够及时停车，保证了设备和工作人员的安全；

2、本发明提供的热锯机控制系统，由于可编程控制器采用西门子D425运动控制器，相比于现有技术中依靠测速编码器反馈至可编程控制器PLC速度，进行速度调整，速度调整的相应速率更快，传输信号稳定，维护方便；

3、本发明提供的热锯机控制系统，采用西门子HMI触摸屏，系统采用分布式网络结构，基于PROFINET-PN的网络连接，网络上任何一台设备发生故障不影响其他设备的运行，结构简单，传输速率快；

4、本发明提供的热锯机控制系统，变频器分别连接输入电抗器、输出电抗器，有效地避免了系统易出现的故障，提高了系统的工作效率；

5、本发明提供的热锯机控制系统，快速停车单元中采用制动电阻将辊道停车时间缩短至2s，并且避免了发生因停车造成的电流过大，热量增加从而报警的情况。提高了生产小懒虫，减少了废品坯材的生产量。

综上，应用本发明的技术方案解决了现有技术中的生产效率低，定尺误差大，切割时间长等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明结构示意图。

图中：101、可编程控制器D425 102、远程I/O控制单元103、CU320104、PN网络通讯单元105、工控机106、闭环控制单元107、双急停控制单元108、快速停车单元109、变频器110、绝对值编码器111、凸轮电机A 112、凸轮电机B 113、编码器信号转换器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图所示，本发明提供了一种热锯机控制系统，包括：可编程控制器D425101、远程I/O控制单元102、CU320103、PN网络通讯单元104及工控机105；PN网络通讯单元104用于系统中全部惦记的速度以及电机的电流等，PN网络通讯单元104与工控机105和可编程控制器D425101想连接成回路；可编程控制器D425101依次与远程I/O控制单元102、CU320103、远程I/O控制单元102、可编程控制器D425101串联连接；

特征在于，所述的热锯机控制系统还包括：闭环控制单元106、双急停控制单元107、快速停车单元108、变频器109、绝对值编码器110、凸轮电机A111、凸轮电机B112及编码器信号转换器113；

凸轮电机B112与编码器转换器113分别与工控机105相连接；

闭环控制单元106与凸轮电机B112相连接；

凸轮电机A111与编码器转换器113相连接；

双急停控制单元107、快速停车单元108、变频器109和绝对值编码器110的两端均分别与凸轮电机B112和编码器转换器113相连接。

闭环控制单元106、变频器109和绝对值编码器110相连接，通过绝对值编码器110项变频器109反馈凸轮电机A111和凸轮电机B112的位置，并环控制凸轮电机A111和凸轮电机B112的速度。

双急停控制单元107和变频器9相连接，用于双路控制停止变频器109工作，从而停止机组驱动电机运作。

编码器转换器113一端与绝对值编码器110连接，另一端通过工控机105与PN网络通讯单元104相连接，用于接收绝对值编码器110采集凸轮电机A111和凸轮电机B112的位置，并根据速度控制调整凸轮电机A111和凸轮电机B112的速度。

变频器109还连接有输入电抗器，用于降低变频器109的高次谐波及抑制电源浪涌。

变频器109还连接有输出电抗器，用于限制电机连接电缆的容性充电电流。

快速停车单元108还包括制动电阻，与变频器109连接，用于缩短电机停止的时间。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。