專利名稱：鍛壓機(jī)床滑塊位置、壓力測(cè)量及安全控制的方法及控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，涉及控制器，具體為一種鍛壓機(jī)床滑塊位置、壓力測(cè)量 及安全控制的方法及控制器。
背景技術(shù)：
控制器是數(shù)控系統(tǒng)的核心控制部件，它的性能直接影響整機(jī)的使用性、安全性、可 靠性以及設(shè)備的開(kāi)動(dòng)率和維修量。同時(shí)，對(duì)機(jī)床的控制也越來(lái)越多的強(qiáng)調(diào)安全、可靠與高 效，因?yàn)檫@不僅關(guān)系到生產(chǎn)效率，也關(guān)系到生命和財(cái)產(chǎn)安全。因此，控制系統(tǒng)的安全性得到 了廣泛的重視，集成安全功能的數(shù)控系統(tǒng)在未來(lái)應(yīng)用中將成為主要趨勢(shì)。如圖1所示，傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床的壓力監(jiān)控功能是通過(guò)壓力傳感器、噸位儀 PTM(PressTonnage Monitor)外接A/D模塊后連接到PLC上，再通過(guò)外接主機(jī)，觸摸屏，由于 位置的測(cè)量和壓力的測(cè)量不在同一個(gè)單元，滑塊的位置和壓力的對(duì)應(yīng)關(guān)系不能嚴(yán)格的時(shí)間 對(duì)應(yīng)關(guān)系，不同的位置壓力不同，因此這種方式可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)凸輪區(qū)間內(nèi)的最大壓力監(jiān)控 的功能，不能實(shí)現(xiàn)滑塊任意位置的壓力監(jiān)控。而且，PLC加A/D和摸屏系統(tǒng)模塊，成本較高 不利于推廣。傳統(tǒng)的主電機(jī)調(diào)速控制，一般通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)面板上的電位器來(lái)控制主電機(jī)，這種 調(diào)速方式誤差大，微調(diào)精度不高，調(diào)速也不方便?，F(xiàn)有的控制器控制離合器部分的是單輸出，未考慮單點(diǎn)失效導(dǎo)致的安全功能失 效，如果在機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中，出現(xiàn)凸輪輸出電路故障，有可能導(dǎo)致機(jī)床失控，危害人身安全。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有控制器存在的上述不足，實(shí)現(xiàn)一種可監(jiān)控滑塊任意位置 壓力、可避免單輸出點(diǎn)失效的控制方法以及基于該方法實(shí)現(xiàn)的控制器，提高控制器的安全 控制。本發(fā)明的技術(shù)方案為鍛壓機(jī)床滑塊位置、壓力測(cè)量及安全控制的方法，設(shè)有控制 器，將滑塊的位置檢測(cè)和滑塊的壓力監(jiān)控集成到一起，同時(shí)采集滑塊的位置和滑塊的壓力， 按照時(shí)間將位置和壓力對(duì)應(yīng)得到位置-壓力曲線，通過(guò)多次采集正常加工時(shí)的位置和壓力 的數(shù)據(jù)，得到的位置_壓力曲線設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)曲線，后面的加工過(guò)程中實(shí)時(shí)采集位置和壓力， 同一時(shí)間的位置-壓力數(shù)值和標(biāo)準(zhǔn)曲線做比較，如果在設(shè)定的誤差范圍內(nèi)，表示生產(chǎn)的工 件合格，如果超出誤差范圍，表示生產(chǎn)出來(lái)的是廢品，提示生產(chǎn)人員查找故障原因；控制器 對(duì)機(jī)床離合器的控制輸出采用雙回路輸出，雙回路之間采用串行方式的連接；所述控制器 向數(shù)控機(jī)床的電機(jī)發(fā)送控制信號(hào)，并根據(jù)預(yù)設(shè)值自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)速度?；瑝K的位置檢測(cè)同時(shí)采用兩路傳感器，兩路采用相同類型的傳感器或不同類型的 傳感器，兩路傳感器定期比較，如果采集的位置相差在設(shè)定誤差范圍內(nèi)，表示正常，如果超 過(guò)誤差，則表示存在問(wèn)題。進(jìn)一步的，至少一路傳感器采用旋轉(zhuǎn)變壓器，通過(guò)檢測(cè)曲軸角度間接的檢測(cè)滑塊的位置，控制器內(nèi)設(shè)置位置范圍，所述位置范圍對(duì)應(yīng)機(jī)床的動(dòng)作控制信號(hào)，根據(jù)設(shè)置的位置 范圍來(lái)輸出控制信號(hào)，滑塊的實(shí)際位置到達(dá)設(shè)置的位置范圍，則開(kāi)啟對(duì)應(yīng)的動(dòng)作控制輸出 電路，否則，關(guān)閉輸出電路。 控制器內(nèi)含控制軟件，通過(guò)采集的滑塊的位置和控制器輸入端口的狀態(tài)，和預(yù)先 設(shè)置存儲(chǔ)的正常工作情況下滑塊的位置和控制器輸入端口的狀態(tài)做比較判斷是否存在安 全問(wèn)題；如果存在安全問(wèn)題則報(bào)警或輸出信號(hào)控制離合器分開(kāi)從而停止滑塊的動(dòng)作。
根據(jù)上述方法設(shè)計(jì)的控制器，包括鍵盤及顯示電路、ARM主控芯片、I/O接口電路、 通信電路、A/D輸入電路、旋變接口電路、SPI接口電路、I2C擴(kuò)展電路以及電源電路，鍵盤及 顯示電路、I/O接口電路、通信電路、A/D輸入電路、旋變接口電路、SPI接口電路、I2C擴(kuò)展電 路以及電源電路分別與ARM主控芯片連接，ARM主控芯片含有對(duì)應(yīng)各連接電路的信息處理 控制程序；機(jī)床信號(hào)由I/O接口電路輸入ARM主控芯片，ARM主控芯片通過(guò)I/O接口電路輸 出控制信號(hào)到機(jī)床；ARM主控芯片通過(guò)通信電路與一變頻器雙向連接，所述變頻器連接機(jī) 床的電機(jī)，ARM主控芯片設(shè)置變頻器的頻率，由變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)的速度；ARM主控芯片通過(guò) A/D輸入電路連接噸位儀PTM的輸出，獲取壓力信號(hào)，滑塊的位置信號(hào)通過(guò)旋變接口電路輸 入ARM主控芯片，ARM主控芯片獲得的參數(shù)即處理得到的參數(shù)通過(guò)SPI接口電路輸出進(jìn)行 存儲(chǔ)，電源電路為整個(gè)系統(tǒng)供電。ARM主控芯片含有的對(duì)應(yīng)各連接電路的信息處理控制程序包括1)初始化程序模塊含硬件初始化、變量初始化、中斷初始化以及系統(tǒng)初始化；2)主程序模塊含存儲(chǔ)讀寫模塊、人機(jī)界面模塊、報(bào)警處理、按鍵處理；3) 500us定時(shí)中斷模塊電子凸輪、生產(chǎn)計(jì)數(shù)、上死點(diǎn)停機(jī)處理、測(cè)速、輸入輸出處 理、第二角度處理模塊、掃描角度指示燈、數(shù)碼管及按鍵；4)掉電中斷模塊用于備份掉電時(shí)需要保存的參數(shù)；5)串口中斷模塊用于通信數(shù)據(jù)的傳輸。對(duì)電機(jī)調(diào)速時(shí)，控制器定時(shí)發(fā)送信號(hào)改變變頻器的頻率，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的緩慢加速和 減速，取代手工調(diào)節(jié)電位器。I/O接口電路包括輸入和輸出，輸入點(diǎn)包括自定義外部報(bào)警信息和輸入信號(hào)類型 的輸入點(diǎn)，輸出點(diǎn)中分配2個(gè)輸出點(diǎn)作為停機(jī)輸出。本發(fā)明的控制器在ARM主控芯片中實(shí)現(xiàn)滑塊位置計(jì)算，速度計(jì)算，邏輯處理以及 人機(jī)交互，實(shí)現(xiàn)不同滑塊位置的壓力監(jiān)控、電子凸輪輸出，報(bào)警檢測(cè)、報(bào)警處理以及參數(shù)設(shè) 置、保存。通過(guò)控制器的鍵盤及顯示電路輸入設(shè)置電機(jī)速度、沖程次數(shù)和噸位，500us定時(shí) 中斷模塊將設(shè)置的電機(jī)速度轉(zhuǎn)化成變頻器的頻率控制信號(hào)，通過(guò)通信電路輸出至變頻器， 通過(guò)變頻器控制機(jī)床的電機(jī)來(lái)達(dá)到自動(dòng)調(diào)速功能；旋變接口電路實(shí)時(shí)采集滑塊的位置信 號(hào)，實(shí)時(shí)采集旋變信號(hào)轉(zhuǎn)換成滑塊位置，旋變接口電路具有檢測(cè)旋變電纜斷線的功能，一旦 發(fā)現(xiàn)斷線等故障立即停止機(jī)床的運(yùn)行，采集的滑塊的位置信號(hào)經(jīng)過(guò)處理測(cè)算出當(dāng)前滑塊的 沖程次數(shù)，一旦發(fā)現(xiàn)沖程次數(shù)超過(guò)最大設(shè)定值或低于最低設(shè)定值，立即停止機(jī)床的運(yùn)行并 報(bào)警；旋變接口電路采集滑塊的位置信號(hào)，ARM主控芯片通過(guò)A/D輸入電路實(shí)時(shí)監(jiān)控噸位儀 PTM的輸出，即監(jiān)控壓力信號(hào)，一旦位置、壓力超出設(shè)置的報(bào)警容限值，則進(jìn)行報(bào)警；滑塊的 位置信號(hào)處理后同時(shí)用于電子凸輪的控制。本發(fā)明將滑塊位置監(jiān)控和機(jī)床壓力監(jiān)控集成到一個(gè)控制器內(nèi)，并結(jié)合自動(dòng)調(diào)速、報(bào)警等實(shí)現(xiàn)多功能控制，同時(shí)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量控制、機(jī)床安全精確控制，其優(yōu)點(diǎn)為1)以往的滑塊位置監(jiān)控與壓力監(jiān)控為獨(dú)立的監(jiān)控系統(tǒng)，分別檢測(cè)滑塊的位置和 壓力信號(hào)，監(jiān)控系統(tǒng)成本高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)凸輪區(qū)間內(nèi)的最大壓力監(jiān)控的功 能，不能實(shí)現(xiàn)滑塊任意位置的壓力監(jiān)控，監(jiān)控效果不夠理想，本發(fā)明將滑塊位置檢測(cè)和壓力 監(jiān)控功能集成，并且不是簡(jiǎn)單的將位置檢測(cè)和壓力監(jiān)控疊加，而是將滑塊位置與壓力兩個(gè) 參量有機(jī)結(jié)合起來(lái)，做為一個(gè)監(jiān)控對(duì)象，設(shè)計(jì)了一種新的監(jiān)控方法，由位置_壓力曲線進(jìn)行 監(jiān)控，由于這種結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了滑塊在不同位置的壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了 PLC+A/D模塊不具備 的功能，并且精簡(jiǎn)了監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，大大降低了成本；2)本發(fā)明通過(guò)變頻器實(shí)現(xiàn)電機(jī)自動(dòng)調(diào)速，與原來(lái)的手動(dòng)旋鈕調(diào)節(jié)電位器相比，提 高了調(diào)速精度，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的自動(dòng)調(diào)速；3)本發(fā)明的I/O接口電路提供自定義外部報(bào)警信息和輸入信號(hào)的類型的功能，為 外部報(bào)警的處理增加了靈活性，擴(kuò)大了系統(tǒng)的使用范圍；4)本發(fā)明設(shè)置了兩個(gè)輸出點(diǎn)作為停機(jī)輸出，具有雙輸出點(diǎn)控制停機(jī)，增強(qiáng)了系統(tǒng) 的安全性；
5)本發(fā)明的位置檢測(cè)采用兩套傳感器，相互比較檢測(cè)結(jié)果，防止單路失效造成失 控的隱患；6)旋變接口電路實(shí)時(shí)采集滑塊的位置信號(hào)，實(shí)時(shí)采集旋變信號(hào)轉(zhuǎn)換成滑塊位置， 旋變接口電路具有檢測(cè)旋變電纜斷線的功能，一旦發(fā)現(xiàn)斷線等故障立即停止機(jī)床的運(yùn)行， 采集的滑塊的位置信號(hào)經(jīng)過(guò)處理測(cè)算出當(dāng)前滑塊的沖程次數(shù)，一旦發(fā)現(xiàn)沖程次數(shù)超過(guò)最大 設(shè)定值或低于最低設(shè)定值，立即停止機(jī)床的運(yùn)行并報(bào)警，提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性。


圖1為現(xiàn)在控制器壓力系統(tǒng)圖。圖2(a)為雙回路圖，圖2(b)為雙回路圖B開(kāi)關(guān)發(fā)生故障時(shí)示意圖。圖3為本發(fā)明控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明軟件系統(tǒng)圖。圖5為本發(fā)明初始化模塊、主程序模塊、定時(shí)中斷模塊流程圖。圖6為本發(fā)明壓力系統(tǒng)圖。圖7為本發(fā)明壓力處理軟件流程圖。圖8為本發(fā)明RS485通信系統(tǒng)圖。圖9為本發(fā)明外部報(bào)警處理軟件流程圖。圖10為本發(fā)明沖程處理軟件流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的控制方法將滑塊的位置檢測(cè)和滑塊的壓力監(jiān)控集成到一個(gè)控制器內(nèi)，同 時(shí)采集滑塊的位置和滑塊的壓力，按照時(shí)間將位置和壓力對(duì)應(yīng)得到位置-壓力曲線，首先 通過(guò)多次采集正常加工時(shí)的位置和壓力的數(shù)據(jù)，得到的位置-壓力曲線設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)曲線， 后面的加工過(guò)程中實(shí)時(shí)采集位置和壓力，和標(biāo)準(zhǔn)曲線做比較，如果在設(shè)定的誤差范圍內(nèi)，表 示生產(chǎn)的工件合格，如果超出誤差范圍，表示生產(chǎn)出來(lái)的是廢品；
避免單輸出點(diǎn)失效的方法是采用雙回路輸出，雙回路之間采用串行方式的連接， 如圖2 (a)；如果一個(gè)回路發(fā)生故障，第二個(gè)回路仍然可以關(guān)斷輸出，如圖2 (b)，假如B發(fā)生 故障不能打開(kāi)，可以通過(guò)打開(kāi)A來(lái)切斷回路，而普通的單回路，有一個(gè)發(fā)生故障，將會(huì)導(dǎo)致 失控，從而可能引發(fā)安全問(wèn)題；所述控制器向數(shù)控機(jī)床的電機(jī)發(fā)送控制信號(hào)，并根據(jù)預(yù)設(shè)值 自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)速度。 滑塊的位置檢測(cè)同時(shí)采用兩路傳感器，兩路采用相同類型的傳感器或不同類型的 傳感器，兩路傳感器定期比較，如果采集的位置相差在設(shè)定誤差范圍內(nèi)，表示正常，如果超 過(guò)誤差，則表示可能存在問(wèn)題。其中至少一路傳感器采用旋轉(zhuǎn)變壓器，檢測(cè)的滑塊位置轉(zhuǎn)換 成對(duì)應(yīng)的角度，設(shè)置輸出電路的輸出有效角度范圍，滑塊的實(shí)際位置到達(dá)設(shè)置的角度范圍， 則開(kāi)啟輸出電路，否則，關(guān)閉輸出電路。控制器通過(guò)控制軟件處理采集的滑塊的位置和輸入口的狀態(tài)，和預(yù)先設(shè)置的滑塊 在特定位置，輸入口應(yīng)該處于什么狀態(tài)的情況做比較，相同則表示正常，如果不同則可能機(jī) 床出現(xiàn)了故障，需要操作者去處理。例如預(yù)設(shè)在10度 50度之間，送料開(kāi)始，輸入口應(yīng)該 是高電平，而實(shí)際檢測(cè)到在1010度 50度之間輸入口為低電平，則表明送料出現(xiàn)了故障。如圖3所示，本發(fā)明的控制器包括鍵盤和IXD+LED顯示電路，ARM主控芯片，I/O接 口電路，RS485通信電路，A/D輸入電路，旋變接口電路，SPI接口電路，I2C擴(kuò)展電路以及電 源電路組成，鍵盤及顯示電路、I/O接口電路、通信電路、A/D輸入電路、旋變接口電路、SPI 接口電路、I2C擴(kuò)展電路以及電源電路分別與ARM主控芯片連接，ARM主控芯片含有對(duì)應(yīng)各 連接電路的信息處理控制程序；ARM主控芯片通過(guò)通信電路與一變頻器雙向連接，所述變 頻器連接機(jī)床的電機(jī)，ARM主控芯片設(shè)置變頻器的頻率，由變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)的速度；LED顯 示電路用來(lái)顯示滑塊的位置和行程，按鍵和LCD顯示電路用來(lái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，I/O接口電路 將采集的機(jī)床的信號(hào)送到ARM主控芯片，經(jīng)過(guò)ARM主控芯片內(nèi)部的專用控制程序處理后發(fā) 出控制信號(hào)經(jīng)I/O接口電路控制機(jī)床的動(dòng)作，RS485電路用來(lái)與變頻器通信，A/D輸入電路 用來(lái)采集噸位儀PTM(—種壓力測(cè)量裝置)模擬信號(hào)的輸出，獲取壓力信號(hào)，滑塊的位置信 號(hào)通過(guò)旋變接口電路輸入ARM主控芯片，ARM主控芯片獲得的參數(shù)即處理得到的參數(shù)通過(guò) SPI接口電路輸出進(jìn)行存儲(chǔ)，采用FRAM存儲(chǔ)器，I2C擴(kuò)展電路用來(lái)擴(kuò)展I/O接口，電源電路 為系統(tǒng)提供電壓。I/O接口電路包括輸入和輸出，輸入點(diǎn)包括自定義外部報(bào)警信息和輸入信號(hào)類型 的輸入點(diǎn)，輸出點(diǎn)中分配2個(gè)輸出點(diǎn)作為停機(jī)輸出。對(duì)電機(jī)調(diào)速時(shí)，ARM主控芯片定時(shí)發(fā)送 信號(hào)改變變頻器的頻率，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的緩慢加速和減速，取代手工調(diào)節(jié)電位器。ARM主控芯片含有的對(duì)應(yīng)各連接電路的信息處理控制程序包括1)初始化程序模塊含硬件初始化、變量初始化、中斷初始化以及系統(tǒng)初始化；2)主程序模塊含存儲(chǔ)讀寫模塊、人機(jī)界面模塊、報(bào)警處理、按鍵處理；3)500us定時(shí)中斷模塊電子凸輪、生產(chǎn)計(jì)數(shù)、上死點(diǎn)停機(jī)處理、測(cè)速、輸入輸出處 理、第二角度處理模塊、掃描角度指示燈、數(shù)碼管及按鍵；4)掉電中斷模塊用于備份掉電時(shí)需要保存的參數(shù)；5)串口中斷模塊用于通信數(shù)據(jù)的傳輸。如圖4和圖5所示，本發(fā)明的信息處理控制程序由初始化程序模塊、主程序模塊、 500us定時(shí)中斷模塊、掉電中斷模塊和串口中斷模塊組成。初始化程序模塊主要用來(lái)系統(tǒng)初始化、硬件初始化、變量初始化和中斷初始化；主程序模塊主要是寫FRAM存儲(chǔ)器、按鍵處 理程序、報(bào)警處理程序以及界面處理程序等；500us定時(shí)中斷模塊主要處理電子凸輪、生產(chǎn) 計(jì)數(shù)、上死點(diǎn)停機(jī)處理、滑塊測(cè)速、輸入輸出處理、第二角度處理模塊、掃描角度指示燈、數(shù) 碼管和按鍵；掉電中斷模塊用于備份掉電時(shí)需要保存的參數(shù)；串口中斷模塊用于通信數(shù)據(jù) 的傳輸。500us定時(shí)中斷模塊中，電子凸輪的功能通過(guò)旋變檢測(cè)滑塊位置，在滑塊的整個(gè) 行程中取一段區(qū)間作為需要輸出信號(hào)有效區(qū)，一旦滑塊運(yùn)行到該區(qū)間，則打開(kāi)輸出，否則關(guān) 閉輸出；生產(chǎn)計(jì)數(shù)指計(jì)算滑塊打擊次數(shù)，滑塊每運(yùn)行一個(gè)行程，計(jì)數(shù)增一；測(cè)速指通過(guò)檢測(cè) 位置，計(jì)算在一段時(shí)間內(nèi)走過(guò)位置來(lái)計(jì)算即時(shí)速度；第二角度即通過(guò)滑塊特定的位置安裝 一個(gè)檢測(cè)開(kāi)關(guān)，每當(dāng)滑塊運(yùn)行到該位置即觸發(fā)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，通過(guò)檢測(cè)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)判斷滑塊的 位置，旋變同時(shí)反饋滑塊位置給控制器，每次在開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)會(huì)有兩個(gè)信號(hào)送給控制器，因此 實(shí)現(xiàn)雙路傳感器檢測(cè)位置的目的，如果位置檢測(cè)開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)從旋變得到的位置和設(shè)置的不 同，則停機(jī)報(bào)警。這里是采用不同的位置檢測(cè)方式來(lái)檢測(cè)，也可以采用兩個(gè)旋變同時(shí)檢測(cè)位 置。第二角度指滑塊除了第一路旋變外的第二路位置檢測(cè)傳感器。如圖6和圖7所示，噸位儀PTM的模擬量輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)前端A/D電路的采樣、量化 和編碼輸入到ARM內(nèi)部后經(jīng)過(guò)算術(shù)平均濾波算法輸出轉(zhuǎn)化的結(jié)果。根據(jù)A/D采樣的結(jié)果和 系統(tǒng)設(shè)置的壓力值計(jì)算出曲線斜率。最終根據(jù)計(jì)算出來(lái)的斜率把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成噸位值， 系統(tǒng)取每次壓力值并保持，與用戶設(shè)定的位置一壓力標(biāo)準(zhǔn)曲線相比較，如果超過(guò)報(bào)警容限 便報(bào)警。
如圖8所示，系統(tǒng)通過(guò)RS485接口與變頻器通信，通訊協(xié)議采用M0DEBUS協(xié)議。并 根據(jù)齒輪比把設(shè)置每分鐘的沖程次數(shù)SPM轉(zhuǎn)化成變頻器的頻率發(fā)送給變頻器，通過(guò)變頻器 來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。同時(shí)通過(guò)旋變接口讀取滑塊的位置，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到電機(jī)的轉(zhuǎn)速，電機(jī)和 滑塊之間通過(guò)齒輪或皮帶連接，中間有齒輪比，根據(jù)齒輪比換算成曲軸的轉(zhuǎn)速用于顯示。如圖9所示，ARM主控芯片根據(jù)I/O接口得到的外部信號(hào)的電平，同時(shí)采集的滑塊 的位置和用戶預(yù)先設(shè)置存儲(chǔ)的正常工作情況下滑塊的位置和輸入端口的狀態(tài)做比較判斷 是否存在安全問(wèn)題，例如，定義滑塊在某個(gè)位置范圍，采集到的輸入口狀態(tài)為高電平作為 正常狀態(tài)，如果采集到滑塊到達(dá)該范圍時(shí)，輸入口信號(hào)是低電平則表示出現(xiàn)了異常，輸出離 合器信號(hào)控制離合器分開(kāi)。如圖10所示，ARM主控芯片通過(guò)旋變接口電路讀取滑塊的位置，經(jīng)過(guò)內(nèi)部算法計(jì) 算出當(dāng)前SPM，與用戶設(shè)置的最大設(shè)定值和最小設(shè)置值進(jìn)行比較，如果大于最大設(shè)定值或小 于最小設(shè)置值，立即停止運(yùn)行并報(bào)警。
權(quán)利要求
鍛壓機(jī)床滑塊位置、壓力測(cè)量及安全控制的方法，設(shè)有控制器，其特征是將滑塊的位置檢測(cè)和滑塊的壓力監(jiān)控集成到一起，同時(shí)采集滑塊的位置和滑塊的壓力，按照時(shí)間將位置和壓力對(duì)應(yīng)得到位置-壓力曲線，通過(guò)多次采集正常加工時(shí)的位置和壓力的數(shù)據(jù)，得到的位置-壓力曲線設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)曲線，后面的加工過(guò)程中實(shí)時(shí)采集位置和壓力，同一時(shí)間的位置-壓力數(shù)值和標(biāo)準(zhǔn)曲線做比較，如果在設(shè)定的誤差范圍內(nèi)，表示生產(chǎn)的工件合格，如果超出誤差范圍，表示生產(chǎn)出來(lái)的是廢品，提示生產(chǎn)人員查找故障原因；控制器對(duì)機(jī)床離合器的控制輸出采用雙回路輸出，雙回路之間采用串行方式的連接，；所述控制器向數(shù)控機(jī)床的電機(jī)發(fā)送控制信號(hào)，并根據(jù)預(yù)設(shè)值自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍛壓機(jī)床滑塊位置、壓力測(cè)量及安全控制的方法，其特征是 滑塊的位置檢測(cè)同時(shí)采用兩路傳感器，兩路采用相同類型的傳感器或不同類型的傳感器， 兩路傳感器定期比較，如果采集的位置相差在設(shè)定誤差范圍內(nèi)，表示正常，如果超過(guò)誤差， 則表示存在問(wèn)題。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鍛壓機(jī)床滑塊位置、壓力測(cè)量及安全控制的方法，其特征是 至少一路傳感器采用旋轉(zhuǎn)變壓器，通過(guò)檢測(cè)曲軸角度間接的檢測(cè)滑塊的位置，控制器內(nèi)設(shè) 置位置范圍，所述位置范圍對(duì)應(yīng)機(jī)床的動(dòng)作控制信號(hào)，根據(jù)設(shè)置的位置范圍來(lái)輸出控制信 號(hào)，滑塊的實(shí)際位置到達(dá)設(shè)置的位置范圍，則開(kāi)啟對(duì)應(yīng)的動(dòng)作控制輸出電路，否則，關(guān)閉輸 出電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的鍛壓機(jī)床滑塊位置、壓力測(cè)量及安全控制的方法， 其特征是控制器內(nèi)含控制軟件，通過(guò)采集的滑塊的位置和控制器輸入端口的狀態(tài)，和預(yù)先 設(shè)置存儲(chǔ)的正常工作情況下滑塊的位置和控制器輸入端口的狀態(tài)做比較判斷是否存在安 全問(wèn)題；如果存在安全問(wèn)題則報(bào)警或輸出信號(hào)控制離合器分開(kāi)從而停止滑塊的動(dòng)作。
5.權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的方法設(shè)計(jì)的控制器，其特征是包括鍵盤及顯示電路、ARM 主控芯片、I/O接口電路、通信電路、A/D輸入電路、旋變接口電路、SPI接口電路、I2C擴(kuò)展電 路以及電源電路，鍵盤及顯示電路、I/O接口電路、通信電路、A/D輸入電路、旋變接口電路、 SPI接口電路、I2C擴(kuò)展電路以及電源電路分別與ARM主控芯片連接，ARM主控芯片含有對(duì) 應(yīng)各連接電路的信息處理控制程序；機(jī)床信號(hào)由I/O接口電路輸入ARM主控芯片，ARM主控 芯片通過(guò)I/O接口電路輸出控制信號(hào)到機(jī)床；ARM主控芯片通過(guò)通信電路與一變頻器雙向 連接，所述變頻器連接機(jī)床的電機(jī)，ARM主控芯片設(shè)置變頻器的頻率，由變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)的 速度；ARM主控芯片通過(guò)A/D輸入電路連接噸位儀PTM的輸出，獲取壓力信號(hào)，滑塊的位置 信號(hào)通過(guò)旋變接口電路輸入ARM主控芯片，ARM主控芯片獲得的參數(shù)即處理得到的參數(shù)通 過(guò)SPI接口電路輸出進(jìn)行存儲(chǔ)，電源電路為整個(gè)系統(tǒng)提供電源電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制器，其特征是ARM主控芯片含有的對(duì)應(yīng)各連接電路的信 息處理控制程序包括1)初始化程序模塊含硬件初始化、變量初始化、中斷初始化以及系統(tǒng)初始化；2)主程序模塊含存儲(chǔ)讀寫模塊、人機(jī)界面模塊、報(bào)警處理、按鍵處理；3)500us定時(shí)中斷模塊電子凸輪、生產(chǎn)計(jì)數(shù)、上死點(diǎn)停機(jī)處理、測(cè)速、輸入輸出處理、 第二角度處理模塊、掃描角度指示燈、數(shù)碼管及按鍵；4)掉電中斷模塊用于備份掉電時(shí)需要保存的參數(shù)；5)串口中斷模塊用于通信數(shù)據(jù)的傳輸。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的控制器，其特征是對(duì)電機(jī)調(diào)速時(shí)，控制器定時(shí)發(fā)送信號(hào)改 變變頻器的頻率，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的緩慢加速和減速。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的控制器，其特征是I/O接口電路包括輸入和輸出，輸入點(diǎn) 包括自定義外部報(bào)警信息和輸入信號(hào)類型的輸入點(diǎn)，輸出點(diǎn)中分配2個(gè)輸出點(diǎn)作為停機(jī)輸出。
全文摘要
鍛壓機(jī)床滑塊位置、壓力測(cè)量及安全控制的方法及控制器，將滑塊的位置檢測(cè)和滑塊的壓力監(jiān)控集成到一起，同時(shí)采集滑塊的位置和滑塊的壓力，按照時(shí)間將位置和壓力對(duì)應(yīng)得到位置-壓力曲線，通過(guò)多次采集正常加工時(shí)的位置和壓力的數(shù)據(jù)，得到的位置-壓力曲線設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)曲線，用所述曲線控制產(chǎn)品質(zhì)量，提示生產(chǎn)人員查找故障原因；控制器對(duì)機(jī)床離合器的控制輸出采用雙回路輸出，雙回路之間采用串行方式的連接；所述控制器向數(shù)控機(jī)床的電機(jī)發(fā)送控制信號(hào)，并根據(jù)預(yù)設(shè)值自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)速度。本發(fā)明將滑塊位置監(jiān)控和機(jī)床壓力監(jiān)控集成到一個(gè)控制器內(nèi)，并結(jié)合自動(dòng)調(diào)速、報(bào)警等實(shí)現(xiàn)多功能控制，同時(shí)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量控制、機(jī)床安全精確控制。
文檔編號(hào)G05B19/4063GK101819424SQ20101010041
公開(kāi)日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2010年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月25日
發(fā)明者宋華山, 趙建峰, 韋勇 申請(qǐng)人:南京埃斯頓數(shù)字技術(shù)有限公司