防火门门框自动成型机控制系统及控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种防火门门框自动成型机控制系统及控制方法，所述控制系统包括钢板校平机控制单元及型材成型机控制单元，其中，所述钢板校平机控制单元包括：钢板校平机PLC、校平编码器、校平模拟量输出单元、校平变频器、及校平驱动电机；所述型材成型机控制单元包括：型材成型机PLC、成型编码器、成型模拟量输出单元、成型变频器、及成型驱动电机。本发明能够实现的精确位置控制和快速速度响应，使控制系统的成本大幅度的降低，可操作性、可维护性得到很大的提高。
【专利说明】
防火口口框自动成型机控制系统及控制方法
技术领域
[0001] 本发明设及建筑制品工程技术领域，特别是设及一种防火口 口框自动成型机控制 系统及控制方法。
【背景技术】
[0002] 钢制防火口由一扇钢制口和一个钢制口框组成，而口框由上、下、左、右四根型材 焊接而成，每根型材上都按要求冲一定数量的安装孔(用于与固定在墙体的构件联接用）， 左、右两根型材上还需冲锁孔或一定数量的较链孔。
[0003] -般说来在工厂口框的制作过程如下： 1. 钢板校平(为了节约材料，一般都使用卷板而不使用平板）； 2. 定长剪切； 3. 折弯成型（由于形状复杂，尺寸要求高，一般使用数控折弯机）； 4. 在型材上按要求冲安装孔； 5在型材上按要求开较链孔或锁孔； 6. 在已开孔的上、下、左、右四根型材两头开45度焊接用坡口； 7. 将四根型材焊接成口框。
[0004] 上述制作过程加工环节多，生产效率低，尺寸精度差;对工人的技术要求比较高， 制作成本居高不下，加工过程存在一定安全隐患。
[0005] 因此，针对上述技术问题，有必要提供一种防火口口框自动成型机控制系统及控 制方法。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种防火口 口框自动成型机控制系统及控制方 法，能够实现的精确位置控制和快速速度响应，使控制系统的成本大幅度的降低，可操作 性、可维护性得到很大的提高。
[0007] 为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下： 一种防火口口框自动成型机控制系统，所述控制系统包括钢板校平机控制单元及型材 成型机控制单元，其中， 所述钢板校平机控制单元包括： 钢板校平机化C，用于实时监测和控制钢板移动的速度和移过的距离； 校平编码器，用于对钢板校平机进行计数； 校平模拟量输出单元，用于输出钢板校平机化C的校平模拟量； 校平变频器，用于根据校平模拟量控制校平进给速度； 校平驱动电机，与校平变频器相连，用于钢板的进给； 所述型材成型机控制单元包括： 型材成型机化C，用于实时监测和控制型材移动的速度和移过的距离； 成型编码器，用于对型材成型机进行计数； 成型模拟量输出单元，用于输出型材成型机化C的成型模拟量； 成型变频器，用于根据成型模拟量控制成型进给速度； 成型驱动电机，与成型变频器相连，用于型材的进给。
[0008] 作为本发明的进一步改进，所述钢板校平机化C至少包括1路高速计数输入通道、 12个输入点、6个输出点和1路模拟量输出。
[0009] 作为本发明的进一步改进，所述钢板校平机化C为台达K1系列化C的DVP20E册OR化 DVP04DA-H2〇
[0010] 作为本发明的进一步改进，所述型材成型机化C至少包括1路高速计数输入通道、 18个输入点、16个输出点和1路模拟量输出。
[0011] 作为本发明的进一步改进，所述型材成型机化C为台达K1系列化C的DVP3沈册OR化 DVP04DA-H2〇
[0012] 作为本发明的进一步改进，所述校平变频器为台达VFD037V43A-2,成型变频器为 台达 VFD110V43B-2。
[0013] 作为本发明的进一步改进，校平编码器和成型编码器均为欧姆龙的E6B2-CWZ6C， 线数为2000。
[0014] 作为本发明的进一步改进，所述钢板校平机控制单元还包括校平触摸屏，型材成 型机控制单元还包括成型触摸屏，校平触摸屏和成型触摸屏均为台达的D0P-V07S201。
[001引相应地，一种防火口口框自动成型机控制方法，所述控制方法包括： 校平变频器控制校平驱动电机W预设进给速度运行； 判断钢板是否到达第一减速点，若是，进给速度减至最大值的50%，若否，进给速度保 持第一速度不变； 判断钢板是否到达第二减速点，若是，进给速度再减50%，若否，进给速度保持第二速 度不变； 判断钢板是否到达第Ξ减速点，若是，进给速度减至制动速度，若否，进给速度保持第 Ξ速度不变； 判断钢板是否到达第四减速点，若是，校平变频器停止输出，制动开始，若否，进给速度 保持制动速度不变； 进给速度为零后，校平编码器停止计数，冲切模具动作； 冲切模具复位后，校平编码器恢复计数，校平变频器恢复设定速度。
[0016]相应地，一种防火口口框自动成型机控制方法，所述控制方法包括： 成型变频器控制成型驱动电机W预设进给速度运行； 判断型材是否到达第一减速点，若是，进给速度减至最大值的50%，若否，进给速度保 持第一速度不变； 判断型材是否到达第二减速点，若是，进给速度再减50%，若否，进给速度保持第二速 度不变； 判断型材是否到达第Ξ减速点，若是，进给速度减至制动速度，若否，进给速度保持第 Ξ速度不变； 判断型材是否到达第四减速点，若是，成型变频器停止输出，制动开始，若否，进给速度 保持制动速度不变； 进给速度为零后，成型编码器停止计数，冲切模具动作； 冲切模具复位后，成型编码器恢复计数，成型变频器恢复设定速度。
[0017] 本发明的有益效果是： 能够达很精确的位置控制、宽泛的调速范围、较快的响应速度，既保证了位置控制精 度，又兼顾进给速度； 控制系统的成本大幅度的降低，可操作性、可维护性得到很大的提高； 提高了口框生产的效率，生产成本明显降低，产品质量得到长足的提高，降低了工人的 劳动强度，杜绝了安全生产事故。
【附图说明】
[0018] 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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下， 还可W根据运些附图获得其他的附图。
[0019] 图1为本发明一【具体实施方式】中防火口 口框自动成型机控制系统的模块示意图； 图2为本发明一【具体实施方式】中防火口口框自动成型机控制方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0020] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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。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，都应当属于本发明保护 的范围。
[0021 ]参图1所示，本发明的一种防火口口框自动成型机控制系统，包括钢板校平机控制 单元10及型材成型机控制单元20,其中， 钢板校平机控制单元10包括： 钢板校平机化C 11，用于实时监测和控制钢板移动的速度和移过的距离； 校平编码器(未图示），用于对钢板校平机进行计数； 校平模拟量输出单元12，用于输出钢板校平机化C的校平模拟量； 校平变频器13，用于根据校平模拟量控制校平进给速度； 校平驱动电机14，与校平变频器相连，用于钢板的进给； 型材成型机控制单元包括： 型材成型机化C 21，用于实时监测和控制型材移动的速度和移过的距离； 成型编码器(未图示），用于对型材成型机进行计数； 成型模拟量输出单元22,用于输出型材成型机化C的成型模拟量； 成型变频器23，用于根据成型模拟量控制成型进给速度； 成型驱动电机24,与成型变频器相连，用于型材的进给。
[0022]优选地，钢板校平机控制单元10还包括校平触摸屏15,型材成型机控制单元20还 包括成型触摸屏25。
[0023] W下对防火口口框自动成型机控制系统中各单元进行详细说明。
[0024] 对于钢板校平机为了实时监测和控制钢板移动的速度和移过的距离，钢板校平机 PLC 11必须有一路高速计数输入(同时占用3个输入点)和模拟量输出，"自动运行"、"停止" 占用2个输入点，控制冲较链孔模具和冲锁孔模具占用4个输入点和4个输出点，校平变频器 状况要占用2个输入点，校平变频器使能控制及油累电机运行要占用3个输出点，因此钢板 校平机化C 1必须具有1路或1路W上的高速计数输入通道，具有12个的输入点和6个输出 点，1路模拟量输出。
[0025] 台达邸系列化C具有较高的性能价格比，它采用CPU+ASIC(高速运算处理晶片）双 处理器，分工运算处理技术，基本指令速度可达0.24微秒，有四组计数频率可达200Khz的高 速计数器，可带8个扩展模块，带RS485通信日，功能强，能满足要求，决定采用的是台达邸系 列PLC的DVP20邸00R2+DVP04DA-H2，其输入点为12点，输出点为8点，有四路模拟量输出。输 入和输出点的地址分配见表1。
[00%] 表1钢板校平机化C地址分配表
对于型材成型机为了实时监测和控制口框型材移动的速度和移过的距离，型材成型机 PLC21必须有一路高速计数输入（同时占用3个输入点）和模拟量输出，"自动运行"、"停止" 占用2个输入点，控制冲安装孔模具和切断模具占用4个输入点和4个输出点，油累电机、出 料漉道电机和成型变频器状况要占用5个输入点，成型变频器使能控制及油累电机、出料漉 道电机要占用4个输出点，控制切型材两侧45度切割器需2个输入点和8个输出点因此化C必 须具有1路或1路W上的高速计数输入通道，具有18个的输入点和16个输出点，1路模拟量输 出，决定采用的是台达邸系列PLC的DVP32E册0R2+DVP04DA-H2,其输入点输出点各为16点， 有四路模拟量输出，带RS485通信口。输入和输出点的地址分配见表2。
[0027]表2型材成型机化C地址分配表
台达VE系列变频器具有功能强，控制精度高(频率设定分辨率对于模拟指令为最大输 出频率之1/4096( 12bit)，起动转距大（0.5Hz时可达150% W上），过载能力大（150% for 60 seconds;200% for 2 seconds，），最大过电流可达300%，保护功能完善，对环境适应 能力强，可靠性较高，能符合要求，考虑变频器长期在恶劣严酷的环境下运行，其功率应留 有一定的余量，决定校平变频器13采用台达VFD037V43A-2,成型变频器23采用台达 ￥尸0110￥438-2，其输入电压为^相380￥，输出功率分别为3.7千瓦和11千瓦。两台变频器均 配了大功率的制动电阻。
[00%]校平触摸屏15和成型触摸屏25均采用台达的D0P-V07S201，屏幕尺寸为7寸，其解 晰度为480 X 234,4M内存，65536色真彩，有较好的性能价格比。
[0029] 校平编码器和成型编码器均为欧姆龙的E6B2-CWZ6C，线数为2000。
[0030] 本发明既要让进给速度尽可能快，又要确保位置控制精度，运是有难度的，为此， 我经过计算和反复测试，在程序中设置了4个减速点，参图2所示，当距离控制目标小于等于 第一减速点数值时，PLC发出指令，将进给速度降至最大速度的50%，距离控制目标小于等 于第二减速点数值时进给速度再降50%，到第Ξ减速点时进给速度再降至制动速度，到第 四减速点时变频器制动停车。在程序中编制了纠偏程序，可进行自动修正偏差，在触摸屏上 有可输入补偿值修正偏差，运样既保证了位置控制精度，又兼顾进给速度。
[0031] 由于编码器比较灵敏，在冲孔时，位置会有变化，为此在程序中确定冲孔时或切断 必须在钢板或型材完全停止才能进行，而在冲孔时或切断时编码器不计数。
[0032] 另外，冲孔时的数量和规格(在一定范围内）可任意选择，每个化C都要面对十多种 选择，因为设及到高速计数中断，使程序量增加。但如程序太长的话，可能PLC的扫描时间增 加，减慢化C的处理速度，从而影响位置控制精度。我们精屯、设计了化C和触摸屏的程序，使 其尽可能精炼，既满足了用户的要求，也保证了位置控制精度。
[0033] 具体地，钢板校平机控制单元的控制方法包括： 校平变频器控制校平驱动电机W预设进给速度运行； 判断钢板是否到达第一减速点，若是，进给速度减至最大值的50%，若否，进给速度保 持第一速度不变； 判断钢板是否到达第二减速点，若是，进给速度再减50%，若否，进给速度保持第二速 度不变； 判断钢板是否到达第Ξ减速点，若是，进给速度减至制动速度，若否，进给速度保持第 Ξ速度不变； 判断钢板是否到达第四减速点，若是，校平变频器停止输出，制动开始，若否，进给速度 保持制动速度不变； 进给速度为零后，校平编码器停止计数，冲切模具动作； 冲切模具复位后，校平编码器恢复计数，校平变频器恢复设定速度。
[0034] 另外，型材成型机控制单元的控制方法包括： 成型变频器控制成型驱动电机W预设进给速度运行； 判断型材是否到达第一减速点，若是，进给速度减至最大值的50%，若否，进给速度保 持第一速度不变； 判断型材是否到达第二减速点，若是，进给速度再减50%，若否，进给速度保持第二速 度不变； 判断型材是否到达第Ξ减速点，若是，进给速度减至制动速度，若否，进给速度保持第 Ξ速度不变； 判断型材是否到达第四减速点，若是，成型变频器停止输出，制动开始，若否，进给速度 保持制动速度不变； 进给速度为零后，成型编码器停止计数，冲切模具动作； 冲切模具复位后，成型编码器恢复计数，成型变频器恢复设定速度。
[0035] 本实施方式中两个触摸屏的第一个画面是语言选择，如选择"中文"，则下面进入 的画面全部是中文的；如选择巧NGLISH"，则下面进入的画面全部是英文的。触摸屏的第二 个画面上可W开启冲压油累、选择进入"设定数据"、"自琳'或"手动"画面，按"返卧'键返回 第一画面。
[0036] 对于钢板校平机，在"手动"画面可按标着名称的按键，使校平漉正转或反转(反转 一般是退料），测试冲较链孔模具和冲锁孔模具工作是否正常。在"设定数据"画面，设定钢 板校平的速度、单次校平长度，冲较链孔或冲锁孔或不冲孔，冲孔的数量和孔距。在"自动" 画面，可W监测钢板校平的速度，已校平总长度，本次已校平长度，冲孔的类型和动作状况。
[0037] 对于型材成型机，在"手动"画面可按标着名称的按键，使成型模具转或反转(反转 一般是退料），测试冲安装孔模具和切断模具工作是否正常，开启出料漉道，测试切45度角 机工作是否正常。在"设定数据"画面，设定型材成型的速度、单次成型长度，冲安装孔的数 量和孔距、预定加工型材数量。在"自琳'画面，可W监测型材成型的速度，已成型总长度，本 次已成型长度，冲孔的类型和动作状况，已完成型材数量。
[0038] 钢板校平机化C和型材成型机化C通过RS485实行数据共享，在一方的触摸屏上可 W控制另一台的运行。当两者之一发生故障时，另一台只能手动运行。
[0039] 钢板校平机的进给速度稍大于型材成型机的进给速度，但它会根据已校平钢板和 成型型材的长度差值大小来调整速度，使两者之间的长度差值保持在一个合适的范围内。
[0040] 系统工作过程:当在钢板校平机上按要求放入卷钢板后，按"自动运行"键，钢板校 平机运行，将卷板整平和按设定的规格和孔距和数量冲孔。完成校平和打孔的钢板经两米 空档后按要求放入型材成型机，启动型材成型机，进入型材成型机的钢板被一道道模具逐 渐挤压成预定的形状，随后按设定的孔距和数量冲安装孔及设定的长度切断，被切断的型 材进入出料漉道向前移动，当型材进入后侧切45度角机位置时，出料漉道停止，两气缸动 作，将型材压紧，后切割机运行切下，完成后自动返回，气缸返回，将型材松开，出料漉道运 行，当型材进入前侧切45度角机位置时，出料漉道停止，气缸动作，将型材压紧，前切割机运 行切下，完成后自动返回。当已加工完成型材预定数量后，设备停机。
[0041 ]钢板校平机工作流程为： 校平机开，快速，高速计数开始^冲1-N孔^到定长校平机停，计数复位。
[0042] 型材成型机工作流程为： 型材成型机开，快速，高速计数开始^冲1-N孔^到定长，切断，计数复位^两侧切45 度角。
[0043] 本发明中防火口 口框自动成型机控制系统及控制方法具有W下特点： 1. 将口框型材的制作从钢板校平、定长剪切、冷弯成型、开较链孔或锁孔、冲安装孔、开 45度焊接用坡口等6道工序一次自动完成； 2. 钢板校平和型材成型的进给速度可调，最大速度为20米/分； 3. 口框型材的定尺为800到3000毫米可调，定尺偏差不超过1毫米； 4. 口框型材可任意选择打较链孔或锁孔(数量从0到5任意可选，孔距偏差不超过0.5毫 米)及安装孔(数量从0到8任意可选，孔距偏差不超过1毫米）； 5. 在系统遭遇意外停机或停电时，除非人工复位，否则再次开机时继续完成上一个未 完成的过程； 6. 工作时间能够达到一周六天，每天8-16小时，环境溫度10-50摄氏度； 7. 整个自动控制系统应工作可靠、便于操作、易于维护，在满足性能要求的前提下价格 尽量低廉； 8. 考虑到口框自动成型机的用户是立足于国内外，设计中文和英文两个操作界面供用 户选择。
[0044] 由W上技术方案可W看出，本发明具有W下有益效果： 能够达很精确的位置控制、宽泛的调速范围、较快的响应速度，既保证了位置控制精 度，又兼顾进给速度； 控制系统的成本大幅度的降低，可操作性、可维护性得到很大的提高； 提高了口框生产的效率，生产成本明显降低，产品质量得到长足的提高，降低了工人的 劳动强度，杜绝了安全生产事故。
[0045] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在 不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够W其他的具体形式实现本发明。因此，无论 从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权 利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有 变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所设及的权利要求。
[0046]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加 W描述，但并非每个实施方式仅包 含一个独立的技术方案，说明书的运种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当 将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可W经适当组合，形成本领域技术人员 可W理解的其他实施方式。
【主权项】
1. 一种防火门门框自动成型机控制系统，其特征在于，所述控制系统包括钢板校平机 控制单元及型材成型机控制单元，其中， 所述钢板校平机控制单元包括： 钢板校平机PLC，用于实时监测和控制钢板移动的速度和移过的距离； 校平编码器，用于对钢板校平机进行计数； 校平模拟量输出单元，用于输出钢板校平机PLC的校平模拟量； 校平变频器，用于根据校平模拟量控制校平进给速度； 校平驱动电机，与校平变频器相连，用于钢板的进给； 所述型材成型机控制单元包括： 型材成型机PLC，用于实时监测和控制型材移动的速度和移过的距离； 成型编码器，用于对型材成型机进行计数； 成型模拟量输出单元，用于输出型材成型机PLC的成型模拟量； 成型变频器，用于根据成型模拟量控制成型进给速度； 成型驱动电机，与成型变频器相连，用于型材的进给。2. 根据权利要求1所述的防火门门框自动成型机控制系统，其特征在于，所述钢板校平 机PLC至少包括1路高速计数输入通道、12个输入点、6个输出点和1路模拟量输出。3. 根据权利要求2所述的防火门门框自动成型机控制系统，其特征在于，所述钢板校平 机 PLC 为台达 系列 PLC 的 DVP20EH00R2+DVP04DA-H2。4. 根据权利要求1所述的防火门门框自动成型机控制系统，其特征在于，所述型材成型 机PLC至少包括1路高速计数输入通道、18个输入点、16个输出点和1路模拟量输出。5. 根据权利要求4所述的防火门门框自动成型机控制系统，其特征在于，所述型材成型 机 PLC 为台达 系列 PLC 的 DVP32EH00R2+DVP04DA-H2。6. 根据权利要求1所述的防火门门框自动成型机控制系统，其特征在于，所述校平变频 器为台达VFD037V43A-2,成型变频器为台达VFD110V43B-2。7. 根据权利要求1所述的防火门门框自动成型机控制系统，其特征在于，校平编码器和 成型编码器均为欧姆龙的E6B2-CWZ6C，线数为2000。8. 根据权利要求1所述的防火门门框自动成型机控制系统，其特征在于，所述钢板校平 机控制单元还包括校平触摸屏，型材成型机控制单元还包括成型触摸屏，校平触摸屏和成 型触摸屏均为台达的D0P-V07S201。9. 一种防火门门框自动成型机控制方法，其特征在于，所述控制方法包括： 校平变频器控制校平驱动电机以预设进给速度运行； 判断钢板是否到达第一减速点，若是，进给速度减至最大值的50%，若否，进给速度保持 第一速度不变； 判断钢板是否到达第二减速点，若是，进给速度再减50%，若否，进给速度保持第二速度 不变； 判断钢板是否到达第三减速点，若是，进给速度减至制动速度，若否，进给速度保持第 三速度不变； 判断钢板是否到达第四减速点，若是，校平变频器停止输出，制动开始，若否，进给速度 保持制动速度不变； 进给速度为零后，校平编码器停止计数，冲切模具动作； 冲切模具复位后，校平编码器恢复计数，校平变频器恢复设定速度。10. -种防火门门框自动成型机控制方法，其特征在于，所述控制方法包括： 成型变频器控制成型驱动电机以预设进给速度运行； 判断型材是否到达第一减速点，若是，进给速度减至最大值的50%，若否，进给速度保持 第一速度不变； 判断型材是否到达第二减速点，若是，进给速度再减50%，若否，进给速度保持第二速度 不变； 判断型材是否到达第三减速点，若是，进给速度减至制动速度，若否，进给速度保持第 三速度不变； 判断型材是否到达第四减速点，若是，成型变频器停止输出，制动开始，若否，进给速度 保持制动速度不变； 进给速度为零后，成型编码器停止计数，冲切模具动作； 冲切模具复位后，成型编码器恢复计数，成型变频器恢复设定速度。
【文档编号】B21D35/00GK105834327SQ201610176037
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月25日
【发明人】张建蓉
【申请人】江苏信息职业技术学院