一种基于PLC和触摸屏的多级升降转台伺服控制系统的制作方法

本发明涉及一种系统采集触摸屏上的控制命令，通过通讯协议发送给可编程控制器，再通过伺服驱动单元控制伺服电机的运转，实现触摸屏虚拟按健替代传统实体按钮开关的基于plc和触摸屏的多级升降转台伺服控制系统，并且本系统的触屏操作模式也可推广应用于复杂设备的电控系统中。

背景技术：

多级升降转台的控制系统，传统的做法是通过操作台上设置的按钮、选择开关等实体元件，将控制命令输入到可编程控制器，通过控制器一系列复杂的逻辑运算和处理后，输出给驱动单元，最终实现设备的运转。这种操作方式虽然设计难度小、制造成本低，但对操作人员的专业技能要求高、误操作的可能性极大。

cn107717182a、名称“一种基于plc和触摸屏的马鞍形焊缝焊接控制系统”，其系统包括触摸屏、plc、伺服控制单元及伺服电机等，用户在触摸屏界面输入相关参数，plc将数据传输给伺服驱动单元，实现对马鞍形焊接轨迹的运动控制。该公开文献的控制对象与本发明不同，不具备模拟动画、数据、状态显示功能，更不具备触摸屏给定操作命令功能。

在《基于触摸屏与plc的自动镗铣床控制系统研究》论文中，其系统以镗铣床的工作原理为研究对象，将plc与触摸屏相结合，设计了多窗口操作画面。该论文研究的控制对象与本发明不同，不具备模拟动画显示功能，更不具备触摸屏多级操作界面跳转保护功能。

技术实现要素：

设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种系统采集触摸屏上的控制命令，通过通讯协议发送给可编程控制器，再通过伺服驱动单元控制伺服电机的运转，实现触摸屏虚拟按健替代传统实体按钮开关的基于plc和触摸屏的多级升降转台伺服控制系统，并且本系统的触屏操作模式也可推广应用于复杂设备的电控系统中。

设计方案：为了实现上述设计目的。本发明触摸屏采用向导式的操作界面，在一级界面完成操作并检测到一级机构已运转到位后，方可跳转至二级界面进行二级操作，以此类推完成三级操作；每一级的操作均采用一键联动运行，当需要对设备单独控制时，可切换至单动界面进行点动操作，采用这种向导式的操作模式目的：既降低了操作难度，也降低了误操作的风险。

其次，在每一级操作界面均设计有模拟动画，能根据设备的运行工况和检测到的数据信息，实时显示设备的运转动画；相比传统的文本框显示运行状态，这种模拟动画显示方式能更直观的反映设备的运转状态。

在系统设计上，多级升降转台主体结构如图1所示，系统共由12组主要部件组成，各总成部件共同作用完成系统功能。本方案所涉及的电控系统工作原理如图2所示。

在触摸屏上给定盖板打开（关闭）操作指令，通过通讯协议将操作指令经由交换机发送给可编程控制器ⅰ，控制器内部进行一系列逻辑运算后，输出模块驱动左、右盖板正转（反转）接触器吸合，盖板电机得电启动，盖板打开（关闭）。

在触摸屏上给定一维上升操作指令，通过通讯协议将操作指令经由交换机发送给可编程控制器ⅱ，控制器内部进行一系列逻辑运算后，驱动一级构架升降油缸顶升，油缸升至高行程位置时，一级构架锁销油缸开始伸出，当检测到锁销锁定到位后才表示一维上升到位。一维下降时，按照上升流程倒序反向执行。

在触摸屏上给定三维上升操作指令，通过通讯协议将操作指令经由交换机发送给可编程控制器ⅱ，控制器内部进行一系列逻辑运算后，先驱动一级构架升降油缸顶升，油缸升至高行程位置时，一级构架锁销油缸开始伸出，检测到锁销锁定到位后，再驱动二级构架升降油缸顶升，通过三级构架升降钢丝绳带动三级构架同时上升，待二级油缸顶升到高行程位置时，二级、三级构架锁销油缸同时伸出；检测到锁销锁定到位后，最后再驱动转台升降油缸顶升，油缸升至高行程位置时，转台锁销油缸开始伸出。当检测到转台锁销锁定到位后才表示三维上升到位。三维下降时，按照上升流程倒序反向执行。

在触摸屏上分别给定上回转角度（速度）、下回转角度（速度）及翻转角度的操作指令，通过通讯协议将操作指令经由交换机发送给可编程控制器1，控制器内部进行一系列逻辑运算后，分别驱动各机构的伺服控制器，最终驱动伺服电机按照设定角度（速度）运行。

可编程控制器ⅱ检测到有油缸动作的指令时，输出模块会驱动泵站启停接触器吸合，泵站电机得电，油缸才会动作。

本发明与背景技术相比，一是采用向导式的操作界面，操作简单，降低了误操作的几率；二是一键式联动运行模式，智能化程度高，提升了系统的可靠性；三是触摸屏各级操作界面的模拟动画视图，高度了还原设备的真实运转状态，有利于操作人员对设备运转情况的把控；四是系统驱动单元配置伺服驱动器和伺服电机，提高了设备运转精度；五是转台动态组合可实现三轴空间坐标，具有持续运转和运转至固定角度两种运行模式；六是转台工作姿态可单独使用或组合使用，具有联动和单动两种操作模式。

附图说明

图1是基于plc和触摸屏的多级升降转台伺服控制系统中电控系统工作原理图示意图。

图2是基于plc和触摸屏的多级升降转台伺服控制系统中触摸屏操作流程示意图。

图3是基于plc和触摸屏的多级升降转台伺服控制系统中多级升降转台顶升状态示意图。其中1-一级构架升降油缸2-一级构架锁定装置3-一级构架4-二级构架锁定装置5-二级构架6-三级构架锁定装置7-三级构架升降钢丝绳滑轮组8-三级构架9-多方位姿态组合式转台10-转台升降装置11-二级构架升降油缸12-液压及电气控制系统13-地坑14-连接座15-导向稳定轮16-锁定孔17-环形导轨18-滚轮19-转盘20-转台。

图4是基于plc和触摸屏的多级升降转台伺服控制系统中触摸屏盖板联动控制示意图。

图5是图3仰视看升降油缸分布结构示意图。

具体实施方式

实施例1：参照附图1-4。一种基于plc和触摸屏的多级升降转台，包括液压及电气控制系统12，一级构架升降油缸1倒装在一级构架3内，缸体与一级构架3底部的连接座14连接，缸杆与地坑底部安装座连接，一级构架锁定装置2安装在地坑13边沿，一级构架锁定装置2中的插销与一级构架3侧部的锁定孔16配合，位于连接座14侧部的导向稳定轮15与地坑13壁滚动配合；二级构架5套装在一级构架3内侧，二级构架升降油缸11倒装在二级构架5内，缸体与二级构架5底部连接，缸杆与连接座14连接，二级构架锁定装置4安装在一级架构3顶部，二级构架锁定装置4中的插销与二级构架5侧部的锁定孔16配合，位于二级构架5底部的导向稳定轮15与一级架构3内壁滚动配合；三级构架8套装在二级构架5内侧，三级构架升降钢丝绳滑轮组7中的钢丝绳一端固定在连接座14，另一端通过设置在二级构架5顶部的滑轮组与三级构架8相连接，三级构架锁定装置6安装在二级构架5顶部，三级构架锁定装置6中的插销与三级构架8侧部的锁定孔16配合，位于三级构架8底部的导向稳定轮15与二级架构5内壁滚动配合；转台升降装置10套装在三级构架8内侧，由三级构架8支撑；多方位姿态组合式转台9位于三级构架8上端面，可在三级构架8上连续转动。一级构架升降油缸1设置有4组，用于顶升一级构架3；二级构架升降油缸11设置有4组，用于顶升二级构架5，在二级构架5顶升的过程中，三级构架8依靠三级构架升降钢丝绳滑轮组7的联动作用与二级构架5同步顶升；转台升降装置10配置4台油缸，用于顶升多方位姿态组合式转台9。三级构架8上端面设有环形导轨17，多方位姿态组合式转台9下部转盘19上的滚轮18与环形导轨17配合，带动转台20转动。位于连接座14侧部的导向稳定轮15底座通过压缩弹簧使导向稳定轮15与地坑13内壁无间隙滚动配合。位于二级构架5底部的导向稳定轮15底座通过压缩弹簧使导向稳定轮15与一级架构3内壁无间隙滚动配合。位于三级构架8底部的导向稳定轮15底座通过压缩弹簧使导向稳定轮15与二级架构5内壁无间隙滚动配合。

实施例2：在实施例1的基础上，本发明涉及的电控系统主要是对多级升降转台的盖板机构、上方位回转机构、翻转机构、下方位回转机构及液压油缸进行控制和检测，以实现一维、三维空间姿态定位和恒速运转的功能需求。该系统由触摸屏、可编程控制器、伺服控制器、伺服电机、液压油缸、限位开关及绝对值编码器等部件组成。

触摸屏作为人机交互单元，主要作用是采集操作指令、显示模拟动画、显示与存储各类数据等。主画面为系统登录页，设置有账户管理和系统登录两个入口。进入账户管理界面，可新建或删除用户，也可对设备运行数据进行维护；登录系统后，进入盖板联动操作界面，在该界面中，可对盖板开闭进行一建启动操作，也可切换至盖板手动控制界面，对左、右盖板单独操作；当盖板打开到位后，方能切换至升降模式选择界面，当盖板关闭到位后，方能退回到主画面，如图4所示。在升降模式选择界面，有一维模式和三维模式两种选择，选择一维模式进入一维联动升降界面，在该界面中，可对一级构架进行一建启动操作，也可切换至一维手动升降界面，对升降油缸、锁销油缸单独操作；当一级架构顶升并锁定到位后，方能切换至一维固定角度旋转界面，当一级架构回落并解锁到位后，方能退回到盖板联动控制界面。在一维固定角度旋转界面，可设定旋转角度后一键启动运行，也可切换至一维固定速度旋转界面，设定运转速度后手动控制启停。当停止旋转并停止在0位时，方能退回至一维联动升降界面。三维操作界面设置与一维的相类似。

图4是彩色图，主要是为了便于清楚说明各部分显示功能，可以改成黑白图或线框图，也可以删除。

图5是图3仰视看升降油缸分布结构示意图，如a、b、c、d分布。

需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明设计思路的简单文字描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均落入本发明的保护范围内。