一种安全型伺服压力机控制系统的制作方法

本实用新型涉及一种压力机，特别涉及一种伺服压力机。

背景技术：

在板材冲压加工中，加工件的精度除了受冲压工艺和冲压模具影响之外,还受到由压力机机械结构、材料特性、滑块导向、冷却润滑以及控制方式等因素所引起的如刚性和热稳定性等压力机综合性能的影响。而压力机滑块下死点精度则是压力机综合性能的直接体现。

在冲压加工中常常受到冲压速度和工作温度的影响，使滑块下死点产生较大的漂移，导致冲压件精度大大降低，甚至损坏机床设备和工作模具。为了保证冲压加工正常进行，必须不时地停机检测滑块下死点位移，人工对滑块下死点位置进行调整，大大影响生产效率和加工质量。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种安全型伺服压力机控制系统，使得其工作更加安全、可靠，还提高了工作效率。

本实用新型的目的是这样实现的：一种安全型伺服压力机控制系统，包括伺服控制单元、PLC控制单元以及电源控制单元；

所述伺服控制单元包括连接在三相电源上的主传动伺服控制器、水冷机、调模电机、电动泵电机以及多功能电表，主传动伺服控制器的输出端连接有主传动伺服电机，主传动伺服控制器还与滑块位移传感器、PLC控制单元进行数据通信，所述主传动伺服控制器还与中间继电器相连；

所述PLC控制单元包括PLC，PLC的驱动电源端连接交流220V电源；PLC的控制电源端连接直流24V电源，PLC采集各相应器件的动作信号，并发出控制相应器件的控制信号；

所述电源控制单元包括控制变压器，控制变压器的前端接交流380V电源，控制变压器的后端输出交流220V电压，作为交流220V电源，控制变压器的后端连接有220V插座、制动器控制阀、光电保护装置、照明指示灯以及开光电源。

作为本实用新型的进一步限定，所述主传动伺服驱动器选用汇川IS650NT系列伺服控制器，所述PLC选用汇川H2U-3232MTQ型PLC。

作为本实用新型的进一步限定，所述主传动伺服控制器的电源输入端经电抗器连接在三相电源上，所述主传动伺服控制器的ETHERCAT输入端口接PLC，所述主传动伺服控制器的ETHERCAT输出端口接滑块位移传感器，所述主传动伺服控制器的DI1端口与COM端口之间经第三中间继电器常开触点KA3-1相连，所述主传动伺服控制器的STU端口与COM端口之间经第一中间继电器常开触点KA1-1相连，所述主传动伺服控制器的D01+端口接PLC的X25端子，所述主传动伺服控制器的D02+端口接串接第四中间继电器线圈KA4后接直流24V电源正极，所述主传动伺服控制器D01-、D02-端口接直流24V电源负极；

所述水冷机经第四接触器常开触点KM4-1接交流380V三相电源，所述调模电机通过第五接触器常开触点KM5-1、第六接触器常开触点KM6-1接交流380V三相电源，第五接触器常开触点KM5-1、第六接触器常开触点KM6-1分别控制调模电机正、反转，所述电动泵电机经第七接触器常开触点KM7-1接三相电源，水冷机、调模电机、电动泵电机与三相电源之间均设置有断路器；

所述多功能电力表输入端连接在三相电源上，所述多功能电力表输出端与PLC相连，输出交流220V电源给PLC。

作为本实用新型的进一步限定，所述PLC的以太网端口接触摸屏，PLC的485通讯接口接电子显数器，PLC的CANOPEN接口曲轴编码器；

PLC的X02端子串接复位按钮SB1后接直流24V电源负极；

PLC的X03端子串接伺服使能按钮SB2后接直流24V电源负极；

PLC的X03 、X04端子串接同步伺服电机控制开关SA2后接直流24V电源负极

PLC的X07端子串接气压监控压力开关SP1后接直流24V电源负极；

PLC的X10、X11、X12、X13、X14端子串接控制开关SA1后接直流24V电源负极；

PLC的X15端子串接行程开关SQ2后接直流24V电源负极；

PLC的X16端子串接双手运行按钮SB5后接直流24V电源负极；

PLC的X17端子串接双手运行按钮SB6后接直流24V电源负极；

PLC的X20端子串接连续预置按钮SB7后接直流24V电源负极；

PLC的X21端子串接连续停止按钮SB8后接直流24V电源负极；

PLC的X22端子串接润滑监控行程开关SQ3后接直流24V电源负极；

PLC的X23端子串接第五中间继电器常开触点KA5-1后接直流24V电源负极；

PLC的X24端子串接水冷机故障行程开关SQ4后接直流24V电源负极；

PLC的X26端子串接误送检测行程开关SQ5后接直流24V电源负极；

PLC的X27端子串接末料检测行程开关SQ6后接直流24V电源负极；

PLC的X30端子串接热继电器、调模选择开关SA4后接直流24V电源负极；

PLC的X31端子串接调模上升按钮SB3后接直流24V电源负极；

PLC的X32端子串接调模下降按钮SB4后接直流24V电源负极；

PLC的X33端子串接调模上限行程开关SQ7后接直流24V电源负极；

PLC的X34端子串接调模下限行程开关SQ8后接直流24V电源负极；

PLC的Y06端子串接第二中间继电器线圈KA2后接直流24V电源正极；

PLC的Y10端子串接伺服使能指示灯HL2后接直流24V电源正极；

PLC的Y11端子串接运行准备指示灯HL3后接直流24V电源正极；

PLC的Y12端子串接连续预置指示灯HL4后接直流24V电源正极；

PLC的Y14端子串接气压不足指示灯HL6后接直流24V电源正极；

PLC的Y15端子串接异常报警指示灯HL7后接直流24V电源正极；

PLC的Y17端子串接第一中间继电器线圈KA1后接直流24V电源正极；

PLC的Y06、Y10、Y11、Y12、Y14、Y15、Y17端子对应的COM端子接直流24V电源负极；

PLC的Y30端子串接吹件电磁阀YV3后接交流220V电源正极；

PLC的Y31端子串接气动泵控制电磁阀YV2后接交流220V电源正极；

PLC的Y32端子串接第七接触器线圈KM7后接交流220V电源正极；

PLC的Y33端子串接第六接触器线圈KM6后接交流220V电源正极；

PLC的Y34端子串接第五接触器线圈KM5后接交流220V电源正极；

PLC的Y35端子串接第四接触器线圈KM4后接交流220V电源正极；

PLC的Y31、Y32、Y33、Y34、Y35端子对应的COM端子接交流220V电源负极。

作为本实用新型的进一步限定，所述控制变压器输出交流220V电源，控制变压器输出正极上接有热继电器QF4和控制开关SA3，第一接触器线圈KM1接在交流220V电源正负极之间；

所述220V插座与热继电器QF5串接在交流220V电源正负极之间；

所述制动器控制阀并联第五中间继电器KA5线圈后与第四中间继电器常开触点KA4-1、第三中间继电器常开触点KA3-1、第二中间继电器常开触点KA2-1串接在交流220V电源正负极之间；

所述光电保护装置FLE串接在交流220V电源正负极之间；

所述模区照明灯与控制开关SA6串接在交流220V电源正负极之间；

所述开关电源包括第一开关电源和第二开关电源，所述第一开关电源接在交流220V电源正负极之间，第一开关电源输出直流24V电源，直流电源指示灯接在直流24V电源正负极之间，所述第三中间继电器线圈KA3与面板按钮SB4、按钮站SB10串接在直流24V电源正负极之间，触摸屏电源输入端接在直流24V电源正负极之间；第二开关电源接在交流220V电源正负极之间，第二开关电源为电容箱风扇供电。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

（1）ETHERCAT通讯；PLC、伺服控制器、位移传感器之间采用ETHERCAT通讯实现超高速控制回路，向电机轴提供设置值和控制数据，并报告它们的实际位置和状态，该技术保证了这些轴之间的同步时间偏差小于1微秒；

（2）CANOPEN通讯；可编程控制器、曲轴编码器之间采用CANOPEN通讯；由于CANOPEN的物理层非常稳定，且灵活，兼容性高，可互操作性高等优点，主要用来实现压力机曲轴编码器数据链路层可靠实时读取；

（3）以太网通讯；可编程控制器、触摸屏之间采用以太网通讯，由于以太网在局域网中最为广泛，且采用的电缆类型和信用卡号处理方法，其高可靠性能，主要用来在触摸屏中实时、快速的显示机床动作状态，及相关操作指令；

（4）RS485通讯；可编程控制器、电子显数器之间采用RS485通讯，RS485是现在普遍应用的一种布网方式，实施简单方便，主要用来实时读取压力机的装模高度参数及实现自动校准功能；

（5）伺服驱动器运行的双回路冗余控制；一回路可编程控制器通过ETHERCAT通讯方式来给伺服驱动器下发各种运行指令，二回路可编程控制器通过输出端带动中间继电器KA1工作，再通过继电器KA1常开辅助触点接入伺服驱动器的输入端STU端子，只有通讯和外部信号均有效的情况下，驱动器才能工作，带动伺服电机正、反转运转，有效避免因为通讯干扰或失效导致伺服驱动器不受控制；

（6）制动器的保护装置；在压力机静止的状态下，制动器一直处于抱闸状态，压力机不能运行工作，当压力机正常工作时，可编程控制器发出运行信号给伺服驱动器，同时输出端带动中间继电器KA2工作；伺服驱动器接收到可编程控制器工作指令后，首先带动中间继电器KA4工作，再给出运转指令给伺服电机；当第二中间继电器KA2和第四中间继电器KA4同时工作后，其辅助常开触点分别闭合，此时制动器控制阀通电工作，脱开，伺服电机运转；当工作指令结束后，中间继电器KA2和中间继电器KA4停止工作，其辅助常开触点断开，制动器控制阀断电停止，立即进行抱闸动作，可靠的从外部对伺服电机进行控制；

（7）位移传感器；此位移传感器分别二部分，一部分为位移传感器尺，二部分为定位磁块；位移传感器尺安装于机身右立柱内侧，定位磁块安装于滑块侧面，位移传感器通过ETHERCAT通讯实时检测读取滑块实际位置量，通过可编程控制器内部程序进行数据计算处理，与曲轴编码器检测的滑块实际位置进行对比，如果存在误差，立即进行紧急停止控制，并报警显示，实现了伺服压力机控制系统的闭环控制；

（8）紧急停止装置；紧急停止按钮接入到三条电控回路中，当按钮紧急停止按钮后，一为PLC输入端，通过内部程序断开输出端信号控制，伺服工作指令停止；二为伺服控制器输入端，直接控制伺服控制器停止；三为制动器控制阀控制回路，制动器控制阀断电，报闸动作；

（9）光电保护安全装置；光电保护装置信号接入到PLC输入端，在压力机下行过程中，检测有人或物进入到滑块危险区域时，立即进行紧急停止控制，并报警显示；

（10）装置高度一键定位功能；电子显数器通过RS485通讯与可编程控制器连接，通电状态下实时检测读取装模高度参数值，当需要调整装置高度值时，在“目标位置”右侧数据写入框设定需要的高度，然后点击“一键定位”键，通进内部程序进行目标值与实际值进行对比，会从当前装模高度值自动运行到目标设定值。

附图说明

图1为本实用新型结构原理框图。

图2为本实用新型控制接线原理图。

图3为本实用新型中伺服控制单元控制原理图。

图4为本实用新型中PLC控制单元控制原理图。

图5为本实用新型中电源控制单元控制原理图。

具体实施方式

如图1-5所示的一种安全型伺服压力机控制系统，包括伺服控制单元、PLC控制单元以及电源控制单元；

所述伺服控制单元包括连接在三相电源上的主传动伺服控制器、水冷机、调模电机、电动泵电机以及多功能电表，主传动伺服控制器的输出端连接有主传动伺服电机，主传动伺服控制器还与滑块位移传感器、PLC控制单元进行数据通信，所述主传动伺服控制器还与中间继电器相连，所述主传动伺服驱动器选用汇川IS650NT系列伺服控制器，所述主传动伺服控制器的电源输入端经电抗器连接在三相电源上，所述主传动伺服控制器的ETHERCAT输入端口接PLC，所述主传动伺服控制器的ETHERCAT输出端口接滑块位移传感器，所述主传动伺服控制器的DI1端口与COM端口之间经第三中间继电器常开触点KA3-1相连，所述主传动伺服控制器的STU端口与COM端口之间经第一中间继电器常开触点KA1-1相连，所述主传动伺服控制器的D01+端口接PLC的X25端子，所述主传动伺服控制器的D02+端口接串接第四中间继电器线圈KA4后接直流24V电源正极，所述主传动伺服控制器D01-、D02-端口接直流24V电源负极；所述水冷机经第四接触器常开触点KM4-1接交流380V三相电源，所述调模电机通过第五接触器常开触点KM5-1、第六接触器常开触点KM6-1接交流380V三相电源，第五接触器常开触点KM5-1、第六接触器常开触点KM6-1分别控制调模电机正、反转，所述电动泵电机经第七接触器常开触点KM7-1接三相电源，水冷机、调模电机、电动泵电机与三相电源之间均设置有断路器；所述多功能电力表输入端连接在三相电源上，所述多功能电力表输出端与PLC相连，输出交流220V电源给PLC；

所述PLC控制单元包括PLC，PLC的驱动电源端连接交流220V电源；PLC的控制电源端连接直流24V电源，PLC采集各相应器件的动作信号，并发出控制相应器件的控制信号，所述PLC选用汇川H2U-3232MTQ型PLC，所述PLC的以太网端口接触摸屏，PLC的485通讯接口接电子显数器，PLC的CANOPEN接口曲轴编码器；

PLC的X02端子串接复位按钮SB1后接直流24V电源负极；

PLC的X03端子串接伺服使能按钮SB2后接直流24V电源负极；

PLC的X03 、X04端子串接同步伺服电机控制开关SA2后接直流24V电源负极

PLC的X07端子串接气压监控压力开关SP1后接直流24V电源负极；

PLC的X10、X11、X12、X13、X14端子串接控制开关SA1后接直流24V电源负极；

PLC的X15端子串接行程开关SQ2后接直流24V电源负极；

PLC的X16端子串接双手运行按钮SB5后接直流24V电源负极；

PLC的X17端子串接双手运行按钮SB6后接直流24V电源负极；

PLC的X20端子串接连续预置按钮SB7后接直流24V电源负极；

PLC的X21端子串接连续停止按钮SB8后接直流24V电源负极；

PLC的X22端子串接润滑监控行程开关SQ3后接直流24V电源负极；

PLC的X23端子串接第五中间继电器常开触点KA5-1后接直流24V电源负极；

PLC的X24端子串接水冷机故障行程开关SQ4后接直流24V电源负极；

PLC的X26端子串接误送检测行程开关SQ5后接直流24V电源负极；

PLC的X27端子串接末料检测行程开关SQ6后接直流24V电源负极；

PLC的X30端子串接热继电器、调模选择开关SA4后接直流24V电源负极；

PLC的X31端子串接调模上升按钮SB3后接直流24V电源负极；

PLC的X32端子串接调模下降按钮SB4后接直流24V电源负极；

PLC的X33端子串接调模上限行程开关SQ7后接直流24V电源负极；

PLC的X34端子串接调模下限行程开关SQ8后接直流24V电源负极；

PLC的Y06端子串接第二中间继电器线圈KA2后接直流24V电源正极；

PLC的Y10端子串接伺服使能指示灯HL2后接直流24V电源正极；

PLC的Y11端子串接运行准备指示灯HL3后接直流24V电源正极；

PLC的Y12端子串接连续预置指示灯HL4后接直流24V电源正极；

PLC的Y14端子串接气压不足指示灯HL6后接直流24V电源正极；

PLC的Y15端子串接异常报警指示灯HL7后接直流24V电源正极；

PLC的Y17端子串接第一中间继电器线圈KA1后接直流24V电源正极；

PLC的Y06、Y10、Y11、Y12、Y14、Y15、Y17端子对应的COM端子接直流24V电源负极；

PLC的Y30端子串接吹件电磁阀YV3后接交流220V电源正极；

PLC的Y31端子串接气动泵控制电磁阀YV2后接交流220V电源正极；

PLC的Y32端子串接第七接触器线圈KM7后接交流220V电源正极；

PLC的Y33端子串接第六接触器线圈KM6后接交流220V电源正极；

PLC的Y34端子串接第五接触器线圈KM5后接交流220V电源正极；

PLC的Y35端子串接第四接触器线圈KM4后接交流220V电源正极；

PLC的Y31、Y32、Y33、Y34、Y35端子对应的COM端子接交流220V电源负极；

所述电源控制单元包括控制变压器，控制变压器的前端接交流380V电源，控制变压器的后端输出交流220V电压，作为交流220V电源，控制变压器的后端连接有220V插座、制动器控制阀、光电保护装置、照明指示灯以及开光电源，所述控制变压器输出交流220V电源，控制变压器输出正极上接有热继电器QF4和控制开关SA3，第一接触器线圈KM1接在交流220V电源正负极之间；所述220V插座与热继电器QF5串接在交流220V电源正负极之间；所述制动器控制阀并联第五中间继电器KA5线圈后与第四中间继电器常开触点KA4-1、第三中间继电器常开触点KA3-1、第二中间继电器常开触点KA2-1串接在交流220V电源正负极之间；所述光电保护装置FLE串接在交流220V电源正负极之间；所述模区照明灯与控制开关SA6串接在交流220V电源正负极之间；所述开关电源包括第一开关电源和第二开关电源，所述第一开关电源接在交流220V电源正负极之间，第一开关电源输出直流24V电源，直流电源指示灯接在直流24V电源正负极之间，所述第三中间继电器线圈KA3与面板按钮SB4、按钮站SB10串接在直流24V电源正负极之间，触摸屏电源输入端接在直流24V电源正负极之间；第二开关电源接在交流220V电源正负极之间，第二开关电源为电容箱风扇供电。

本实用新型的控制过程包括：

三相电源回路：三相电源接入塑壳断路器，经塑壳断路器保护后，通过多功能表的电流互感器接入交流电抗器（电流互感器信号接入多功能表），通过交流电抗器来限制电网电压突变和操作过电压引起的电流冲击，有效地保护伺服驱动器，阻止来自电网的干扰，然后接入伺服驱动器，通过伺服驱动器的控制，最后接入伺服电机，伺服驱动器接有电容箱，用来吸收压力机工作时产生的再生高电压。

控制回路：PLC中ETHERCAT端口通过专用电缆引至伺服驱动器中ETHERCAT IN端口，再通过专用电缆从伺服驱动器ETHERCAT OUT端口引至滑块位移传感器中；可编程控制器中以太网端口通过专用电缆引至触摸屏中；可编程控制器中RS485端口通过专用电缆引至电子显数器中；可编程控制器中CANOPEN端口通过专用电缆引至曲轴编码器中；伺服驱动器输出端DO1+采用多股铜芯线接入可编程控制器输入端；光电保护器、运行按钮、操作按钮\状态信号、急停按钮通过多股铜芯线引至可编程控制器输入端；可编程控制器输出端通过多股铜芯线分别引至中间断电器KA1、KA2、指示灯HL1、HL2、HL3；采用多股铜芯线将启动信号中间继电器KA1的辅助常开触点引至伺服驱动器输入端STU，将急停中间继电器KA3的辅助常开触点引至伺服驱动器输入端DI1，可编程控制器信号的制动器打开继电器KA2常开触点、伺服驱动器信号的制动打开继电器KA4常开触点、急停继电器KA3常开触点串连后接入制动器阀YV1和中间继电器KA5；中间继电器KA5常开触点接至可编程控制器输入端。

工作原理：压力机三相电源通电后，伺服驱动器三相电源端通电，可编程控制器通电，先检查ETHERCAT、以太网、RS485、CANOPEN通讯正常；再检查可编程控制器输入端光电保护器、操作按钮\状态信号、急停按钮、伺服驱动等反馈信号正常；再检查曲轴编码器与位移传感器实际值一致；然后压按“运行按钮”SB5、SB6，输入端检测到运行信号后，先接通可编程控制器中制动器打开第二中间继电器KA2，然后接通伺服运行信号第一中间继电器KA1及发出ETHERCAT通讯运行指令信号，伺服驱动器通过双回路接收到运行信号后，给出伺服驱动器中制动器打开继电器KA4信号，当继电器KA2和KA4均接通后，制动器阀打开，中间继电器KA5接通，通过KA5常开触点反馈到可编程控制器，可编程控制器接收制动器打开信号，根据输入端设定工作模式， 通过双回路给出伺服电机工作指令，压力机开始按设定工作模式工作。

本实用新型并不局限于上述实施例，在本实用新型公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本实用新型的保护范围内。