一种精细等离子切割机的电流和气体控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种精细等离子切割电源控制技术领域，尤其涉及一种等离子切割机的电流和气体压力流量控制系统。
【背景技术】
[0002]随着数控切割机的技术进步及生产企业对切割加工效率和精度要求的提高，传统的空气等离子切割工艺越来越不能够满足客户的需求。而中国作为一个制造业大国，目前从事精细等离子切割电源研宄和生产的企业几乎为零。国际上目前技术实力最强的为德国凯尔贝和美国海宝两家公司，其产品的主要特点就是对电流、气体配比、气体流量和气体压力进行了精确控制。
[0003]目前我国生产逆变式空气等离子切割电源的厂家很多，生产厂家规模较大的有林肯电气、凯尔达、梅塞尔、哈尔滨焊接切割成套设备有限公司、天焊厂、无锡华联焊接设备厂、广州烽火、中船总公司船舶工艺研宄所、山大华天(奥太)等企业。所有等离子弧切割电源都处于第一阶段一一普通等离子弧切割阶段。而且，等离子切割电源的可靠性还需要进一步提尚。
[0004]切割电源控制系统是等离子切割的核心，研宄等离子切割电源控制系统对提高等离子切割质量与效率有重要意义。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种精细等离子切割电源控制系统，主要是针对目前等离子切割机存在的数字化程度低、控制精度不足、切割质量差等问题，通过采用数字化控制器提高控制精度和系统响应性能、结合工艺要求对切割电流进行动态实时跟足示调节O
[0006]为实现上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案如下:
[0007]一种精细等离子切割机的电流和气体控制系统，包括相互通讯的可编程控制器PLC主机和可编程控制器PLC从机:
[0008]可编程控制器PLC主机安装在切割机的气体控制台操作柜内部；其数字量输出端接等离子切割机气路中电磁阀；模拟量输入端接气体控制台的内部的气路中四路压力传感器，
[0009]可编程控制器PLC从机安装在切割机的电源主控箱内部，其数字量输入端接切割机开机自检的各路传感器信号；数字量输出端接切割机电源主控箱内的主接触器、引弧继电器、高频变压器继电器、斩波器继电器；模拟量输入端接切割机的引弧电路电流传感器和切割电路电流传感器；模拟量输出端接切割机电源主控箱内的斩波器。
[0010]所述的可编程控制器PLC主机还与人机界面触摸屏相连，其安装在气体控制台操作柜面板表面。
[0011]所述人机界面触摸屏与可编程控制器PLC主机通过RS485接口通讯连接，同时人机界面触摸屏监控等离子切割机的工作状态，实现切割工艺参数设定、选择和显示功能，建立等离子切割工艺专家数据库，实现对不同板材的切割。
[0012]所述可编程制器PLC主、从机通过RS485接口通讯连接。
[0013]所述可编程制器PLC从机通过RS485接口与切割机的数控系统通讯。
[0014]本实用新型的有益效果是:
[0015]针对目前等离子切割机存在的数字化程度低、控制精度不足、切割质量差等问题，建立了精细等离子切割机的电流和气体控制系统，该系统通过采用两个可编程控制器PLC之间的相互配合，提高控制精度和系统响应性能，并结合工艺要求对切割电流进行动态实时跟踪调节对气体压力通过压力调节阀进行调节，提高等离子切割板材质量，以适应市场要求。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型硬件系统结构示意图。
[0017]其中，I人机界面触摸屏，2电磁阀，3可编程控制器PLC主机，4模拟量输入，5压力传感器，6数控系统，7主接触器，8引弧继电器，9高频变压器继电器，10斩波器继电器，11可编程控制器PLC从机，12开机键，13停机键，14电流传感器，15模拟量输入，16模拟量输出，17斩波器，18自检传感器。
【具体实施方式】
[0018]下结合附图对本实用新型进行详细说明:
[0019]如图1所示，一种精细等离子切割机的电流和气体控制系统，包括人机界面触摸屏1，电磁阀2，可编程控制器PLC主机3，模拟量输入4，压力传感器5，数控系统6，主接触器7，引弧继电器8，高频变压器继电器9，斩波器继电器10，可编程控制器PLC从机11，开始12，停机13，电流传感器14，模拟量输入15，模拟量输出16，斩波器继电器17，自检传感器18。
[0020]所述可编程逻辑制器PLC主机3安装在气体控制台操作柜内部，可编程控制器PLC从机11安装在电源主控箱内部，选用的是OMRON CP1H，模块集成性高、体积小、CPU运行速度快、存储器宽裕、软元件范围丰富，自带模拟量输入输出模块，可插装扩展模块进行扩充输入、输出以及通讯。
[0021]可编程逻辑制器PLC主机3，其数字量输出端接等离子切割机气路中电磁阀2 ;模拟量输入端接气体控制台的内部的气路中四路压力传感器5。
[0022]可编程控制器PLC从机11安装在切割机的电源主控箱内部，其数字量输入端接切割机开机自检的自检传感器18和开机键12、停机键13 ;数字量输出端接切割机电源主控箱内的主接触器6、引弧继电器8、高频变压器继电器9和斩波器继电器10 ;模拟量输入端接切割机的引弧电路电流传感器和切割电路电流传感器；模拟量输出端接切割机电源主控箱内的斩波器；且所述可编程制器PLC从机11通过RS485接口与切割机的数控系统通讯。
[0023]所述人机界面触摸屏1，安装气体控制台操作柜面板表面，与可编程控制器PLC主机3通讯连接，其中，触摸屏与PLC的通讯方式为:接口类型RS485，通讯端口 COMl ;同时通过组态软件编程监控等离子切割机的工作状态，也可以由人机界面触摸屏I设置和下载工艺参数到可编程控制器PLC3。人机界面触摸屏I选用的是威伦通TK6070iP型嵌入式一体化触摸屏，通过EB8000编译人机界面。
[0024]模拟量输入输出模块4、15、16分别是可编程控制器PLC主机3、可编程控制器PLC从机11自带的模块。
[0025]压力传感器5安装在气体控制柜内部气路中。
[0026]斩波器继电器10，高频变压器继电器9，引弧继电器8，主接触器7均安装在电源主控箱内。
[0027]自检传感器18安装在需要开机初始状态自检的设备中。
[0028]整个控制系统的整体控制过程如下:
[0029]整个控制系统的运作时通过PLC接受传感器传来的待测数据信息，进行分析后，把得到的运算结果传给执行机构，进而控制相应的设备部件动作，完成自动控制功能；
[0030]上电自检控制系统主要是切割机上电开机对切割机的初始状态进行检测，包括变压器温度自检、冷却液流量自检、斩波器温度自检、低压自检和冷却液位自检，只有这些状态同时满足条件才能继续执行；
[0031]设备自检控制系统主要是针对气体控制台内部电路及整个切割系统的气路检测，包括四步:气源自检，检测气源是否打开或者是否气源种类是否正确；泄露自检，对整个气路的密闭性进行检测，可以排除插头不紧、管路爆裂漏气等故障；堵塞自检，排除电磁阀故障和气路堵塞等故障；气源流量自检，检测气源流量和压力是否达到工作要求。
[0032]压力设定控制系统，包括预流压力调节和切割流调节，压力设定控制系统根据从触摸屏下载的切割气体工艺参数通过压力调节阀手动调节切割气体压力。
[0033]启动控制切割控制系统，包括起弧控制、切割电流控制和切割气体控制三部分。起弧控制实现等离子切割机的引弧、起弧逻辑动作为机床切割动作做准备；切割电流控制，主要是引导弧电流和切割电流的给定、跟踪和反馈调节过程；切割气体的控制，程序通过压力传感器检测气体压力是否在切割工艺范围之内。
[0034]停机控制，为了保护电极和割炬，延长使用寿命，在停机过程中主要涉及到电流和气体的关闭顺序。切割完毕停机系统自动断电，气路延时自动断气，最后自动断水，其中切断电流时需要让电流缓降，这样可以保护电极。
[0035]最后所应说明的是，以上【具体实施方式】仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种精细等离子切割机的电流和气体控制系统，包括相互通讯的可编程控制器PLC主机和可编程控制器PLC从机，其特征在于: 可编程控制器PLC主机安装在切割机的气体控制台操作柜内部；其数字量输出端接等离子切割机气路中电磁阀；模拟量输入端接气体控制台的内部的气路中四路压力传感器；可编程控制器PLC从机安装在切割机的电源主控箱内部，其数字量输入端接切割机开机自检的各路传感器信号以及开机键和关机键；数字量输出端接切割机电源主控箱内的主接触器、引弧继电器、斩波器继电器和高频变压器继电器；模拟量输入端接切割机的引弧电路电流传感器和切割电路电流传感器；模拟量输出端接切割机电源主控箱内的斩波器。2.如权利要求1所述的精细等离子切割机的电流和气体控制系统，其特征在于: 所述的可编程控制器PLC主机还与人机界面触摸屏相连，其安装在气体控制台操作柜面板表面。3.如权利要求2所述的精细等离子切割机的电流和气体控制系统，其特征在于:所述人机界面触摸屏与可编程控制器PLC主机通过RS485接口通讯连接。4.如权利要求2所述的精细等离子切割机的电流和气体控制系统，其特征在于:所述可编程制器PLC主、从机通过RS485接口通讯连接。5.如权利要求2所述的精细等离子切割机的电流和气体控制系统，其特征在于:所述可编程制器PLC从机通过RS485接口与切割机的数控系统通讯。
【专利摘要】本实用新型公开了一种精细等离子切割机的电流和气体控制系统，可编程控制器PLC主机安装在切割机的气体控制台操作柜内部；其数字量输出端接等离子切割机气路中电磁阀；模拟量输入端接气体控制台的内部的气路中四路压力传感器；可编程控制器PLC从机安装在切割机的电源主控箱内部，其数字量输入端接切割机开机自检的各路传感器信号以及开机键和关机键；数字量输出端接切割机电源主控箱内的主接触器、引弧继电器、斩波器继电器和高频变压器继电器；模拟量输入端接切割机的引弧电路电流传感器和切割电路电流传感器；模拟量输出端接切割机电源主控箱内的斩波器。
【IPC分类】B23K10/00
【公开号】CN204700424
【申请号】CN201520411326
【发明人】李国平, 付玉俭, 曹奇, 姜春东, 孙选, 艾长胜, 王帅
【申请人】济南大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年6月15日