一种带电流检测的智能制造控制器的制作方法

本实用新型涉及智能制造技术领域，具体涉及到一种带电流检测的智能制造控制器。

背景技术：

智能制造(Intelligent Manufacturing，IM)是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，它在制造过程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思和决策等。通过人与智能机器的合作共事，去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。它把制造自动化的概念更新，扩展到柔性化、智能化和高度集成化。智能化是制造自动化的发展方向。在制造过程的各个环节几乎都广泛应用人工智能技术。专家系统技术可以用于工程设计，工艺过程设计，生产调度，故障诊断等。也可以将神经网络和模糊控制技术等先进的计算机智能方法应用于产品配方，生产调度等，实现制造过程智能化。

智能制造涉及到各种技术的融合，现有设备在采用三相电流接入模式下，无法很好跟踪检测到各线路上的电流，以及如何基于相应的线路连接实现相应的机床功率控制和相应故障机制下的报警功能。

技术实现要素：

为了克服现有的困难，在智能制造设备的基础上提供一种带电流检测的智能制造控制器，应对智能制造设备在机床控制下实现电流检测、功率检测和基于线路结构实现警示作用等等。

本实用新型提供了一种带电流检测的智能制造控制器，所述智能制造控制器包括：主控制模块、电流传感器、运放电路、PLC控制器、报警模块、显示模块、功率传感器、通信模块和机床，其中：所述主控制模块采用三相电流接入，所述主控制模块在三相电流的作用下实现对所述机床的控制作用，所述电流传感器位于三相电流所在的输入线路上，所述电流传感器用于采集三相电流上每一线路的电流值，所述电流传感器与运放电路由信号线连接着，所述运放电路与PLC控制器由信号线连接着，所述PLC控制器与所述报警模块和显示模块通过信号线连接着，所述PLC控制器连接所述通信模块，所述通信模块连接所述功率传感器。

所述电流传感器为霍尔传感器。

所述PLC控制器采用S7－200CPU224XP型PLC。

所述显示模块采用SMART 700IE可组态触摸式显示屏。

所述PLC控制器使用RS232或RS485传输协议与所述通信模块通信。

所述通信模块通过IO接口连接着机床，所述通信模块通过RS485传输协议与所述功率传感器通信。

所述报警模块包括模拟编码器电路、串行通讯线路和LED灯。

所述串行通讯线路为RS485、或者RS232、或者CAN。

在本实用新型中的智能制造控制器上的三相电流接入的线路上实现电流检测，采用简单的硬件结构组合改造，以比较简单的方法实现对制造制造控制器的电流异常进行实时检测，提供相应的警示或警报作用。该简单的硬件组合可以实现对机床上的功率检测，也基于报警模块的简单器件起到相应警报功能等。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本实用新型实施例中的带电流检测的智能制造控制器结构示意图；

图2是本实用新型实施例中的报警模块结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1示出了本实用新型实施例中的带电流检测的智能制造控制器结构示意图，该智能制造控制器包括：主控制模块、电流传感器、运放电路、PLC控制器、报警模块、显示模块、功率传感器、通信模块和机床，其中：所述主控制模块采用三相电流接入，该主控制模块在三相电流的作用下实现对所述机床的控制作用，该电流传感器位于三相电流所在的输入线路上，该电流传感器用于采集三相电流上每一线路的电流值，该电流传感器与运放电路由信号线连接着，该运放电路与PLC控制器由信号线连接着，该PLC控制器与该报警模块和显示模块通过信号线连接着，该PLC控制器连接所述通信模块，该通信模块连接所述功率传感器。

三相交流电有很多优越性，比如使用三相交流电的电动机、发电机节能节材、维护方便。三相交流电是三个交流电的组合，频率相同，只是相位彼此相差120度，发电机的转子为一磁铁，当它以匀角速度旋转时，每一个定子线圈都会产生交变电动势。三个线圈产生的交变电动势的幅值和频率都相同，位相彼此差120°。工业上用的三相交流电，有的直接来自三相交流发电机，但大多数还是来自三相变压器，对于负载来说，它们都是三相交流电源，在低电压供电时，多采用三相四线制。在三相四线制供电时，三相交流电源的三个线圈采用星形(Y形)接法，即把三个线圈的末端X、Y、Z连接在一起，成为三个线圈的公用点，通常称它为中点或零点，并用字母O表示。供电时，引出四根线：从中点O引出的导线称为中线或零线；从三个线圈的首端引出的三根导线统称为相线或火线。在星形接线中，如果中点与大地相连，中线也称为地线。我们常见的三相四线制供电设备中引出的四根线，就是三根火线一根地线。

需要说明的是，这里的电流传感器为霍尔传感器，磁平衡式电流传感器也叫霍尔闭环电流传感器，也称补偿式传感器，即主回路被测电流Ip在聚磁环处所产生的磁场通过一个次级线圈，电流所产生的磁场进行补偿，从而使霍尔器件处于检测零磁通的工作状态。磁平衡式电流传感器的具体工作过程为：当主回路有一电流通过时，在导线上产生的磁场被聚磁环聚集并感应到霍尔器件上，所产生的信号输出用于驱动相应的功率管并使其导通，从而获得一个补偿电流Is。这一电流再通过多匝绕组产生磁场，该磁场与被测电流产生的磁场正好相反，因而补偿了原来的磁场，使霍尔器件的输出逐渐减小。当与Ip与匝数相乘所产生的磁场相等时，Is不再增加，这时的霍尔器件起指示零磁通的作用，此时可以通过Is来平衡。被测电流的任何变化都会破坏这一平衡。一旦磁场失去平衡，霍尔器件就有信号输出。经功率放大后，立即就有相应的电流流过次级绕组以对失衡的磁场进行补偿。从磁场失衡到再次平衡，所需的时间理论上不到1μs，这是一个动态平衡的过程。

所述PLC控制器采用S7－200CPU224XP型PLC，可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称PLC)，一种具有微处理机的数字电子设备，用于自动化控制的数字逻辑控制器，可以将控制指令随时加载内存内储存与执行。可编程控制器由内部CPU，指令及资料内存、输入输出单元、电源模组、数字模拟等单元所模组化组合成。其广泛应用于目前的工业控制领域。在可编程逻辑控制器出现之前，一般要使用成百上千的继电器以及计数器才能组成具有相同功能的自动化系统，而现在，经过编程的简单的可编程逻辑控制器模块基本上已经代替了这些大型装置。可编程逻辑控制器的系统程序一般在出厂前已经初始化完毕，用户可以根据自己的需要自行编辑相应的用户程序来满足不同的自动化生产要求。

所述显示模块采用SMART 700IE可组态触摸式显示屏，通过对该控制屏的画面组态，可以实现各参数状态监视、控制参数调整、控制模式转换和参数超限报警等功能。

所述PLC控制器使用RS232或RS485传输协议与所述通信模块通信。

所述通信模块通过IO接口连接着机床，所述通信模块通过RS485传输协议与所述功率传感器通信。

图2示出了本实用新型实施例中的报警模块的结构示意图，该报警模块包括模拟编码器电路、串行通讯线路和LED灯。

所述串行通讯线路为RS485、或者RS232、或者CAN。

需要说明的是，这里的功率传感器可以获取机床上的实时功率，通信模块与机床和功率传感器、主控制模块间实时通讯，获取机床实时工作参数和机床的实时功率，主控制模块对机床实时工作参数和机床的实时功率进行分析并计算得出优化后的工作参数，将优化后的工作参数通过通信模块反馈给机床。

具体实施过程中，通过霍尔电流互感器及相关运放电路采集三相电源上的每一路感应电流信号中，把三相电流信号送入PLC控制器。PLC控制器根据感应电流信号探测出异常行为，基于报警模块进行异常性显示功能，该报警模块基于模拟编码器电路、串行通讯、LED灯等不同方式输出到外界。

具体实施过程中，该模拟编码器电路发出两路频率方波信号，两路方波占空比为50％，相位差为90度，且方波频率的大小随着电流异常情况的大小变化而变化，该信号输出是模拟编码器的方式产生速度及方向的脉冲信号，易于监控系统下的识别出LED灯的警示灯变化功能。

综上，在本实用新型中的智能制造控制器上的三相电流接入的线路上实现电流检测，采用简单的硬件结构组合改造，以比较简单的方法实现对制造制造控制器的电流异常进行实时检测，提供相应的警示或警报作用。该简单的硬件组合可以实现对机床上的功率检测，也基于报警模块的简单器件起到相应警报功能等。

以上对本实用新型实施例所提供的带电流检测的智能制造控制器进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。