专利名称：一种高速压力机凸轮控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种凸轮控制装置，尤其涉及一种高速压力机凸轮控制装置。
背景技术：
现有的电子凸轮对压力机的工艺流程设置需要将工艺转化为对应的复杂的数学 模型，而且要进行繁复的计算机机械语言编写工作。只有一个定点停机专用频道，补正设定 只能通过人工输入具体设定参数来实现，参数不能自动修正。其输出的信号逻辑模式不能 直接驱动压力机离合制动驱动开关，需要使用PLC(可编程控制器)扩展。电子凸轮只有一 路的故障状态输出，故障代码分类只有5种。现有的电子凸轮使用旋转编码器外加探测头 进行测速和故障判断，因为原有旋转编码器抗震能力低，不能安装在实际工作曲轴上，若要 判断打滑或轴断裂故障，需在工作侧外加探测头。输入接口少且定点停机输出信号逻辑形 式特殊，需要与额外的PLC连接成典型控制逻辑电路才能实现所需的控制逻辑。输出口本 身不带有吸收二极管，在连接如接触器等感性负载使需要外加吸收二极管，否则将容易导 致输出口损坏。自带的界面过于简单，操作时要多次反复按压，并且只能储存设定一套程 序，不能控制多个行程定位。
实用新型内容本实用新型目的在于提供一种可以控制高速压力机凸轮定位停机的控制装置。 本实用新型的目的可以通过以下方案实现一种高速压力机凸轮控制装置，包括 压力机；其特征在于，还包括中央处理器，用于处理控制信号；控制界面，用于查询和输入 控制命令；通用输入/输出端，用于输入采集信号和输出控制信号；模数转换器，用于将采 集的模拟信号转换为数字信号；角度传感器，用于采集行程模拟信号；离合制动开关，用于 根据开关信号控制压力机的定点停机；信号处理电路，用于将角度传感器信号转换成直流 电压信号；所述的角度传感器从压力机采集角度行程并输出相应的模拟信号，经信号处理 电路到模数转换器的模拟信号输入端，模数转换器的数字信号输出端通过通用输入/输出 端连接中央处理器的采样信号输入端；中央处理器的控制信号输出端通过通用输入/输出 端和电子开关连接压力机的控制信号输入端；控制界面通过数据线连接中央处理器的界面 控制端口 ，中央处理器通过通用输入/输出端I/O端口控制离合制动开关的状态，离合制动 使压力机在指定点准确停车。 所述的角度传感器采用高精度旋转变压器。旋转变压器输出角度变化时产生的电 压模拟值，无论是检测精度还是抗震能力都比原有的光电传感器强，因此可安装在工作曲 轴上，从而达到实时监测的作用。 所述的中央处理器中设有智能调整任务单元，所述的智能调整任务单元通过记录 控制界面的控制输入，会自动检测控制信号与实际滑动角度的差异来分析调整制动特性。 所述的控制界面可以存储八套设定程序，每套程序包括了不同的压力机行程顺序。[0008] 为了增加通道选择可能性，所述的中央处理器可以选定任意2个角度作为定点停 机控制输出。 所述的通用输入/输出端的每个端口都设有光耦隔离器。 本实用新型优点在于 1、由于采用高精度旋转变压器，角度采样数据更加实时精确；2、可实现多点变速 及停车控制，使其可应用于多次冲压的复合模压设计上；3、采用通用接口可以简化外围环
境配套。
图1是本实用新型的原理框图； 图2是本实用新型的输入输出电路图； 图3是本实用新型的多点信号输出示意图； 图4是本实用新型的显示器电路图； 图5是本实用新型的控制流程图。
具体实施方式如图1所示，本实用新型包括压力机、离合制动开关、信号处理电路、旋转变压器、 模数转换器A/D、通用输入/输出端I/O、中央处理器CPU和控制界面。旋转变压器从压力 机采集角度模拟信号，通过信号处理电路和模数转换器A/D转换从通用输入/输出端I/O 端口输入中央处理器CPU，控制界面可以查询系统状态和输入程序控制信号到中央处理器， 中央处理器通过通用输入/输出端I/O端口控制离合制动开关的状态，离合制动使压力机 在指定点准确停车。 其中中央处理器CPU采用HD6475328微型控制芯片作为核心处理器，该处理器是 16位CPU，并带有数字I/O 口用于数字1/0控制。采用了58V65A 8位8K EEPROM作为系统 软件数据的存储，采用6264BLF10LT 8位8K静态RAM作为系统内存，CPU通过74HC374地 址锁存器控制对外部寄存器的读取。使用71055并行接口扩展芯片进行I/O扩展。16位微 机处理器具有很强的数据处理能力，能实现非常复杂的数据分析和智能化运算功能。 信号处理电路主要由整流滤波电路、三组4556放大器芯片、3024芯片组成。主要 功能是对旋转变压器的3KHz正弦交流电压信号进行调理，转换成与交流电压有效值成线 性正比的直流电压信号输出给12位模数转换器A/D转换芯片，CPU通过读取A/D转换芯片 上的高速采样数据就能够得到精确的旋转变压器旋转角度值，并通过微分运算得到速度值 和速度变化率。 端口扩展控制逻辑门电路。主要作用是用于CPU数字1/0端口扩展及CPU总线控
制的辅助电路。主要由D门、三态门(单向总线驱动器)、三态非门(单向总线驱动器)、三
态D门(地址锁存器)、可编程逻辑门芯片组成。这部分电路主要实现了CPU通过总线控制
对内存程序及参数的读取，及实现对凸轮控制装置I/O 口的读取和控制。 旋转角度顺序控制器采用高精度的旋转变压器测量实际驱动轴转速，此旋转变压
器可在振动环境下精确测量设备的旋转，并输出3KHz正弦交流电压信号(模拟信号)。模
拟信号通过抗干扰滤波调制系统，确保信号能够在较未恶虐的电磁干扰环境下得以正确接收。旋转角度顺序控制器通过高速A/D芯片进行高速采样，使控制器能够得到实时的设备 旋转角度信息。 电源通过变压器对市电进行降压，然后通过整流和开关电源电路将电压变成合适 电路板使用的低压直流电给各电路板供电，并通过逆变电路生成3KHz的低压交流电压用 于旋转变压器的测量信号电源。 如图2所示，通过使用TLP521-4光耦(固态继电器型)来对通用输入/输 出端I/0进行隔离，由于TLP521-4光耦的输出电流只能达到50mA，因此需要增加 TD62084AFC(darlington电路)驱动芯片来提高输出端口的驱动能力，同时TD62084AFC每 个输出端口都自带吸收二极管(图中未标示)，可以直接用于连接感性负载，如继电器等。 旋转变压器的3KHz正弦交流电压信号也通过此接口电路板输入，送到CPU进行测量分析。 在切换不同工序应用模式时，可在曲轴角度0 360度设定的10个点上任意选择 2个点为停机位置。停机定点工作原理如图3所示，信号on为停机输出，信号off为点动输 出工作情况1是一次停机动作；工作情况2是一次点动动作；工作情况3是多次停车和点 动动作。 本实用新型的中央处理器中包括实时控制任务单元，实时检测任务单元和智能调 整任务单元。其中实时控制任务单元是根据工艺流程的需要，有顺序地对压力机输出停止 信号；实时检测任务单元是为了准确检测压力机的实时行程，将行程信息实时反馈到CPU ; 智能调整任务单元是CPU自动检测控制信号与实际滑动角度的差异来分析调整制动特性， 并自动对制动参数进行调节，以达到更准确的行程定位。 具体的自动调节原理是凸轮控制装置能够实时监测压机的停车制动特性，并根 据其特性在运行中的逐渐变化自动对定点停车控制进行适应性调整。凸轮控制装置通过模 拟输入接口接收旋转变压器的模拟信号，凸轮控制装置通过A/D转换电路对旋转变压器的
电气传感转换特性将代表压机物理转角值的模拟信号进行高速采样转换为对应的12位数 字编码，数字编码实时传送到凸轮控制装置的CPU中进行处理。CPU根据得到的高频采样转
角值，确认目前压力机的曲轴转速和当前曲轴角度位置，并通过微分算法得到速度变化率。 凸轮控制装置的软件系统将按照预定程序要求进行相关的电子控制，即控制预定的凸轮通 道。当进行定点停车时，凸轮控制装置的多任务系统将在进行既定控制的同时启动状态检 测和智能调整系统，首先根据目前的曲轴速度和已知的制动系统特性进行定点停车控制， 同时智能监控系统监控实际的旋转角度，并根据实际的滑动角度来比较分析制动系统目前 的制动特性状态，并根据其状态及智能学习算法对停车控制参数进行修正调整。如此反复 运作3、4次并对滑动角度进行自动更新，从而完成了一个智能自学习自适应调整的工作过 程。 本实用新型的工作原理 凸轮控制装置通过一套实时检测任务系统和智能调整任务系统，来实现通过示教 学习的方式来设定凸轮控制装置控制的压机冲压控制工艺。在设定时，需要设计好工艺操 作的物理过程，然后在带有凸轮控制装置设备的压力机设备上进行一个周期的工艺过程示 范，凸轮控制装置就会自动将此过程记录下来，通过智能化学习系统将工艺过程变成相应 的控制程序。在需要使用相应工艺程序时，就可以在凸轮控制装置的记忆库里调用。示教 学习系统主要由两个组成部分来实现曲轴示范角度检测系统和人工示范学习界面。[0029] 凸轮控制装置通过模拟输入接口接收旋转变压器的模拟信号，旋转角度顺序控制 器通过A/D转换电路根据旋转变压器的电气传感转换特性将代表压机物理转角值的模拟 信号转换为对应的12位数字编码，数字编码实时传送到凸轮控制装置的CPU中进行处理。 CPU根据得到的高频采样转角值，当人工驱动带有凸轮控制装置的压力机进行工艺操作示 范时，凸轮控制装置就可以通过旋转变压器来检测并记录压模在各个工艺位置的对应曲轴 角度，这就实现了曲轴示范角度检测系统。最后，只需在控制界面的界面对所记录的采样点 进行定义和相关设置就完成了工艺流程设置，如图5所示。控制界面可以存储8套设定程 序，每套程序包括了不同的压力机行程顺序。 所述的控制界面使用矩阵式薄膜开关作为输入控制部件，和LED显示面板一起组 成了操作交互界面。如图4所示，矩阵开关通过74HC4514AP(4位二进制数转换16路开关 量解码芯片)将按键信息转换为4位的二进制编码送给CPU，使工作人员能够与CPU进行预 先约定的交互。CPU通过P端口控制7短码管显示控制芯片来实现7段码字母数字信息显 示，P端口通过两个TD62083AF(8通道Darlington驱动电路)实现功能标记LED指示灯的 显示控制。通过以上功能部件实现了一个完整的交互界面。
权利要求一种高速压力机凸轮控制装置，包括压力机；其特征在于，还包括中央处理器，用于处理控制信号；控制界面，用于查询和输入控制命令；通用输入/输出端，用于输入采集信号和输出控制信号；模数转换器，用于将采集的模拟信号转换为数字信号；角度传感器，用于采集行程模拟信号；离合制动开关，用于根据开关信号控制压力机的定点停机；信号处理电路，用于将角度传感器信号转换成直流电压信号；所述的角度传感器从压力机采集角度行程并输出相应的模拟信号，经信号处理电路到模数转换器的模拟信号输入端，模数转换器的数字信号输出端通过通用输入/输出端连接中央处理器的采样信号输入端；中央处理器的控制信号输出端通过通用输入/输出端和电子开关连接压力机的控制信号输入端；控制界面通过数据线连接中央处理器的界面控制端口；中央处理器通过通用输入/输出端I/O端口控制离合制动开关的状态，离合制动使压力机在指定点准确停车。
2. 根据权利要求1所述的一种高速压力机凸轮控制装置，其特征在于，所述的角度传 感器采用高精度旋转变压器。
3. 根据权利要求1所述的一种高速压力机凸轮控制装置，其特征在于，所述的中央处 理器中设有智能调整任务单元，所述单元通过记录控制界面的控制输入，自动检测控制信 号与实际滑动角度的差异来分析调整制动特性。
4. 根据权利要求1所述的一种高速压力机凸轮控制装置，其特征在于，所述中央处理 器选定任意两个角度作为定点停机控制输出。
5. 根据权利要求1所述的一种高速压力机凸轮控制装置，其特征在于，所述的通用输 入/输出端的每个端口都设有光耦隔离器。
专利摘要一种高速压力机凸轮控制装置，包括压力机、中央处理器、控制界面、通用输入/输出端、模数转换器、角度传感器、离合制动开关、信号处理电路；角度传感器从压力机采集角度行程并输出相应的模拟信号，经信号处理电路到模数转换器的模拟信号输入端，模数转换器的数字信号输出端通过通用输入/输出端连接中央处理器的采样信号输入端；中央处理器通过通用输入/输出端I/O端口控制离合制动开关的状态，离合制动使压力机在指定点准确停车。本实用新型优点在于由于采用高精度旋转变压器，角度采样数据更加实时精确；可实现多点变速及停车控制，使其可应用于多次冲压的复合模压设计上；采用通用接口可以简化外围环境配套。
文档编号G05B19/06GK201534391SQ20092005708
公开日2010年7月28日 申请日期2009年5月22日 优先权日2009年5月22日
发明者李伟国 申请人:华茂机械(肇庆)有限公司