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1、机械压力机自动控制系统的制作方法专利名称：机械压力机自动控制系统的制作方法技术领域：本发明涉及一种机械压力机自动控制系统。背景技术： 目前，机械压力机的控制系统一般采用分立元件的方式如用机械凸轮或电子凸轮作为压力机的曲轴角度/滑块行程传感器，由PLC或继电器实现控制逻辑。由于压力机动作频繁，由继电器实现的逻辑结点多，导致故障的增多，而采用PLC，虽减少了部分中间继电器，但是由于成本比较高，缺乏友好的人机界面，加上PLC的运算性能差，速度低，不易实现一些专门的控制算法，所以对压力机的调整控制不方便，控制效果不理想。因此，人们迫切需要一种专门针对机械压力机的自动控制系统。发明内容本发明的目的是推出
2、一种集多种功能于一身的集成自动控制系统以适合机械压力机运行速度高，机构动作频繁，安全性要求极高，经常需要调整凸轮的角度，控制逻辑需要随时改变的工况要求。本发明包括操作台、装有执行机构的电控柜，其特征是还包括与机械压力机曲轴相连的旋转变压器、与模高调整装置相连的编码器及专用控制器；所述旋转变压器作为曲轴角度/滑块行程的传感器、编码器为模高调整的传感器；专用控制器一方面采集来自操作台工作信号，并产生控制信号输出给电控柜中的执行机构另一方面同时受来自旋转变压器和编码器的信号，对机械压力机的离合器/刹车、速度、模高、润滑及机械压力机的外部设备进行逻辑控制，监控机械压力机的双联安全阀的工作状态和离合器摩
3、擦片磨损状态。本发明的工原理是采用旋转变压器作机械压力机的曲轴角度/滑块行程传感器，采集到的位置信息送入专用的控制器。采用增量编码器检测压力机装模的高度，实时显示当前的模高。专用的控制器根据要求调整和显示主电机的旋转速度，专用的控制器检测安全双联阀的输出信号，用于判断阀的工作状态是否异常；通过阀的状态监视和旋转变压器的位置检测结合来判断刹车时的曲轴角度/滑块行程，专用的控制器内部计算刹车的时间，记录工作的次数，通过行程和时间以及实际工作次数的指标可以判断离合器的磨损状况，通过用户设置参数，当工作次数到了或者停机的时间超过了设定的时间或者停机的行程超过设定的行程，都可以停机报警，提醒用户及时更换
4、摩擦片。专用的控制器对机械压力机上安装的安全光幕信号进行监视，以确保操作人员没有进入危险的区域。专用的控制器对送料装置进行监控，保证出现送料异常如料的位置偏移时，及时报警停机，从而避免加工出废料。专用的控制器对带料送进装置的剪料机构进行控制。专用的控制器对机械压力机的电动润滑装置进行控制，可以根据机械压力机的工况做不同的润滑处理，同时检测润滑装置的工作状态。同时专用的控制器采集操作台的信号，由专用控制器产生控制信号输出给电控柜中的执行机构。专用控制器内的控制程序实现电子凸轮和逻辑处理以及控制算法的处理。本发明的优点是1、采用旋转变压器作为机械压力机的曲轴角度/滑块行程传感器，克服了由于压力机工
5、作时较大的振动对测量的影响，克服了在振动的环境下编码器容易损坏的问题。2、采用专用的控制器，集成了电子凸轮和PLC的功能，减少了系统的元件的数量，增强了系统的可靠性。3、集成了机械压力机外部设备的控制和安全装置的检测的接口，简化了系统的结构，提高了压力机整体的安全性。4、针对机械压力机的特点设计了控制软件可确保滑块每次均可停在上死点位置，减少了人工调整的工作。同时软硬件设计充分考虑到了压力机的操作安全，即使在旋转变压器失效的情况下，也可以作紧急的处理，保证安全生产。5、针对机械压力机特别设计的专用的控制器在使用方便和维护成本上较PLC加电子凸轮控制方式具有优势，有利于大面积的推广。图1是本发明
6、的控制原理方框中，1是操作台、2是专用控制器、3是电控柜、4是压力机、5是旋转变压器、6是模高调整电机及编码器、7是安全双联阀、8是接近开关、9是安全光幕、10是送料装置、11是剪料装置、12是润滑装置、13是吹料装置图2是专用控制器原理框3是专用控制器单片机最小系统的电原理4是专用控制器I/O接口电路中编码器接口电路的原理5是专用控制器I/O接口电路中旋转变压器接口电路的电原理6是专用控制器I/O接口电路中输出输入接口电路的原理7是编码器输出信号的示意8是旋变的输出信号示意9是控制软件功能模块10是显示处理模块的流程11是键盘处理模块的流程12是LED处理模块的流程13是读旋转角度模块的流程
7、14是电子凸轮处理模块的流程15是自动停机处理模块的流程16是计数处理模块的流程17是润滑处理模块的流程18是剪切处理模块的流程图具体实施方式下面结合附图对本发明作进一步的说明。如图1所示，本发明包括包括操作台1、专用控制器2、装有执行机构的电控柜3，旋转变压器5、编码器6、安全双联阀7和接近开关8。操作台1和专用控制器2为电连接，操作台1发出压力机的运行和停止信号给专用控制器2。在送料装置10和安全光幕9以及安全双联阀7没有异常时，压力机及其外部设备按照操作台发的信号运转，否则不能启动。旋转变压器5和压力机曲轴通过法兰或联轴器连接，作为压力机曲轴角度/滑块行程的传感器，将采集到的曲轴角度/滑
8、块行程位置信息传送给专用控制器2。编码器6和和压力机的装模高度调节电机通过法兰或联轴器连接，作为模高调整的传感器并将信号发送了专用控制器2。安全双联阀7和压力机的离合器通过电气连接。专用控制器2控制双联阀7的开和闭，从而控制使离合器合和分。专用控制器2还同时检测安全双联阀7的工作状态。接近开关8和压力机曲轴连接。本实施例采用两个接近开关，安装在压力机曲轴的同一圆周上。专用控制器2通过接近开关8采集的信号可以测出曲轴的位置，同时和旋转变压器测出的位置进行比较，互相校验。如果有一方位置信号不对，立即停机报警。从而和旋转变压器一起共同构成对压力机安全的双重保护。图1中的安全光幕9、送料装置10、剪料
9、装置11和润滑装置12以及吹料装置13为常见的压力机的外部设备，均通过电连接受专用控制器2的控制。其中，专用控制器通过采集安全光幕9的输出信号，判断有没有物体进入危险区；专用控制器2通过采集送料装置10的传感器的信号，判断有没有正常送料；专用控制器2根据预先设置的加工要求发剪切信号给11剪料装置；专用控制器2发润滑信号给润滑装置12，同时通过检测润滑装置12的输出反馈润滑装置12的工作状况。专用控制器2和电控柜3为电连接。专用控制器2在对以上的检测装置的信号做逻辑处理后，发相应控制信号到电控柜3中的执行装置。电控柜3和压力机4通过电气相连，电控柜中的主电机调速、离合器控制等执行装置带动压力机的
10、主电机，离合器动作，实现对压力机的控制。如图2所示，专用控制器的硬件由按键显示电路、单片机最小系统、I/O接口电路组成。I/O接口电路包含编码器电路，旋转变压器电路和输入输出接口电路组成。编码器信号经编码器电路到单片机最小系统，旋转变压器信号经旋变接口电路到单片机最小系统，机床I/O信号经输入输出接口电路到单片机最小系统。单片机最小系统中存有控制程序，以实现对压力机的控制。如图3所示，单片机最小系统由flash存储器U1，SRAM存储器U4、U5，可编程器件U8，RS232电平转换器U10，EEPROM存储器U11，MCU单片机U12，复位芯片U17和晶振Y1、Y2组成。其中U8为可编程器件，
11、和U12的地址线和读写信号线相连接实现对74HC245(U35U40)的方向和选通控制。U8还和编码器电路的输出信号A、B、C相连以实现对增量编码器的信号解码。通过解码把A、B、C的输出转换为8位二进制，由U12通过DB7DB0口读出。其他器件均为常见逻辑器件，在此不再说明。U24和U15为稳压块，从外部输入24V和5V通过稳压对电路供电。AD转换芯片U19和运放U7、U9组成AD转换电路，U19的5、6、7脚和U12相连，把AD转换的结果送入MCU。运放U7的A部分通过电阻R10，R14，R18和电容C37、C10组成分压电路，把输入模拟量信号的幅值变为原来的四分之一，从-10V+10V变为
12、U19可接收的-2.5V+2.5V。U7的其余部分和上述相同。图4所示的是编码器接口电路。编码器的A路信号经电阻R99，滤波器E2进比较器U30A的5脚，电阻R104连接5脚和输出口2脚，和排阻PR4，电阻R97，R107，R98，滤波器E1组成的分压电路的信号连到U30A的4脚。U30A的5脚的电平和U30A的4脚的电平进行比较，当4脚的电平5脚的电平时，U30A的2脚输出为+5V的高电平，反之输出低电平。U30的其余部分和上述功能相同。图中稳压管D41，电感L5和电容C127，C129组成+12V的滤波稳压电路给编码器供电。另一路是+5V的滤波稳压供电电路。图中的U30的1，2，14脚和图
13、3中的U11相连。编码器输出信号如图7所示，A和B相差90度，当A超前B时为编码器正转，反之为反转。图5所示的是旋转变压器接口电路。正弦波发生电路由专用正弦波发生集成电路U16和与之相连的电阻Rsel1，Rsel1，R67，R68和电容C67，C68，C88C90组成。U18A和电阻R48，R63，R65，滤波器E203组成放大电路，对U16的18脚来的NEXEC信号进行放大，以提供给旋变。而旋变解码芯片U20和电容C69，C87，C91，C92组成解码电路，对旋变来的sin，cos信号进行解码最终生成串行二进制编码通过U20的4，5，6脚送到U12中读取。旋变的信号如图8所示，REF为正弦波
14、发生器通过运放输出的信号，sin，cos为旋变输出的信号，旋变解码电路对sin，cos解码。图6所示的是输出输入接口电路。U25A部分是输出电路，从U12过来的MCU_PUL信号经电阻R91进光耦U28，通过光电隔离输出信号经R93，R94进运放U25A输出再经R96输出到外部。其中R95为限流电阻，R92为下拉电阻，C121，C122，C123为滤波电容。U25B部分为输入口。输入信号TAG经U25B至光耦U26，U27隔离输出到U12。U26和U27实现外部24V信号和5V电路的隔离。R90，R89为限流电阻，同时R90担任输出电流反馈电阻，从R90上取电压送入U25B的6脚与输入信号形成
15、比较，调节U25B的2脚输出信号。图中的RX1，R86组成分压电路，C119滤波，ZD1稳压，D40防止信号接反，R88为下拉电阻。单片机最小系统内的控制程序用于实现控制算法，安全报警和工件计数等功能。如图9所示，控制程序分为如下功能模块1程序初始化模块程序内部初始化。2主程序模块。3定时中断模块。主程序又包括如下3个模块A LED处理B 键盘处理C 显示处理定时中断包括如下7个模块A 读旋变角度B 电子凸轮处理C 自动停机处理D 计数处理E 润滑处理F 剪切处理G 报警处理H 主电机速度显示I 历史记录控制程序按如下方式运行专用控制器上电后首先执行程序初始化，接下来执行主程序模块，先是LED
16、处理，然后做键盘处理、显示处理；定时中断每隔1ms执行一遍，依次是读旋变角度、电子凸轮处理、自动停机处理、计数处理、润滑处理、剪切处理、报警处理、主电机速度显示及历史记录。下面对主程序模块作进一步说明图10所示的是显示处理模块，该模块用来显示当前角度、计数值、历史记录。图11所示的是键盘处理模块，分为功能键、光标键和确认键的处理。首先读取按键值，然后判断按键类型。如果是功能键，则进入相应功能。具体的功能有，润滑设置、凸轮设置、计数设置、历史记录、参数。每个按键对应一个功能。如果是确认键，则判断是否第一次按下，如果是则进入编辑状态；如果不是第一次按下确认键，则存储光标指示的参数。如果是光标键，则移动光标。图12所示的是LED处理模块，分为角度LED和报警LED，专用控制器的显示面板上有36个LED用来指示角度，21个LED用来指示报警状态。360度角度LED每10度的位置有一个LED，一共36个。首
