[發明專利]多線切割機同步伺服傳動和恒張力控制系統

有效

• 申請號: 200810011612.5
• 申請日: 2008-05-28
• 公開（公告）號: CN101284401A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發明（設計）人: 逮占文;李冬川
• 申請（專利權）人: 大連連城數控機器有限公司
• 主分類號: B28D5/04
• 分類號: B28D5/04
• 代理公司: 大連科技專利代理有限責任公司
• 代理人: 于忠晶

一、技術領域：

本發明涉及線切割機，特別是其控制系統。

二、背景技術：

多線切割機是利用細鋼絲切割線切割單晶硅等硬而脆的機器，主要原理就是把細切割線通過復雜的機械結構，按切割的硅棒的形狀編織成一定網狀，并在整個線網內給定恒定不變的張力，然后讓切割線網高速的運轉，最后在切割線網上噴灑細金剛砂漿，同時進給工作臺帶動切割線網進給，完成切割任務。

線網的正常運轉，需要多個伺服電機的高度同步來保證，切割線在運轉過程中放切割線的線輪和收切割線的線輪直徑不斷變化，要保持線網的張力不變，就要不斷調整放線輪和收線輪的速度和扭矩，所以對于自動控制及驅動系統要求非常嚴格，同時系統還要有人機界面來操作和監控，切割過程中還要記錄系統運行情況。所以控制系統要具有快速的復雜數學計算和邏輯運算能力，同時把運算的結果盡快地傳給執行機構。而目前的線切割機很難能達到這一點。

三、發明內容：

本發明的目的是克服上述不足問題，提供一種多線切割機同步伺服傳動和恒張力控制系統，有效將同步伺服與恒張力控制同時實現，有效提高生產效率及成品率。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：多線切割機同步伺服傳動和恒張力控制系統，包括工控機和主伺服電機、從伺服電機及收放線伺服電機，首先工控機設定一個標準給定值，給定值傳給主驅動伺服，同時工控機與各伺服傳動之間通過Profibus高速數據傳輸，將給定值和主驅動的數據快速傳遞給3個從驅動伺服和收放線輪伺服，同步的實現依靠每個報文的同步字符，收放線輪伺服根據上述數據及當前線輪直徑，線張力在工控機內進行計算至與主伺服同步的值，計算結果經Profibus總線傳輸至收放線輪伺服，

所述工控機通過Profibus給定張力值至收放線伺服，經收放線伺服接口輸出給氣動調節閥控制張力臂，調整角速度和扭矩實現收放線伺服按設定的恒定線速度運行，收放線線輪直徑不斷變化，角度傳感器測到張力臂的張力，實際張力與給定張力進行比較，根據張力值和線輪直徑計算速度，調整收線或放線速度。

所述收放線輪伺服啟動停止時收到給定值和主驅動的數據。

本發明與同類產品相比，有效克服了現有只能主從伺服同步，而不能主從伺服與線驅動伺服同步的問題，采用Profibus通訊作為現場級的高速數據傳輸，有效解決PC、PLC等通過高速串行總線與分散的驅動器、閥門等之間的通信任務。同時Profibus還具有Peer?to?Peer通訊功能，使得伺服驅動裝置之間可以直接傳送數據，無須通過工控機或PLC，極大地提高伺服之間保持同步的速度。主從伺服及線驅動伺服之間不同的數據傳輸方式，最終實現同步控制，保證高產率，高效率。

四、附圖說明：

圖1為本發明網絡拓撲結構圖。

圖2為本發明同步報文結構示意圖。

圖3為張力控制流程圖。

五、具體實施方式：

如圖1所示的多線切割機同步伺服傳動和恒張力控制系統，包括工控機1和主伺服電機2、從伺服電機3及收放線伺服電機4，工控機與各伺服傳動之間通過Profibus高速數據傳輸，首先工控機設定一個標準給定值，給定值傳給主驅動伺服，同時將給定值和主驅動的實際數據及狀態快速傳遞給3個從驅動伺服和收放線輪伺服，同步的實現硬件方面工控機和伺服分別設計有同步功能選件板，軟件方面依靠每個報文6的同步字符(如圖2所示)，在總線上傳遞的每一貞報文均含有一個同步字符，保證在收到報文后同時執行同一貞報文的內容。收放線輪伺服根據上述數據和當前線輪直徑及線張力在工控機內進行計算，通過適時改變角速度值實現與主伺服一致的線速度值，計算結果經Profibus總線傳輸至收放線輪伺服，調整至與主伺服同步。

收放線輪伺服啟動、停止時收到給定值和主驅動的數據，收放線伺服由于其輪軸直徑在工作中不斷變化，因此工作中需要及時進行調整角速度和扭矩，具體調整工藝如圖3所示，工控機通過Profibus給定張力值至收放線伺服，經收放線伺服接口輸出給氣動調節閥控制張力臂，調整角速度實現收放線伺服按設定的恒定線速度運行，收放線線輪直徑不斷變化，角度傳感器5測到張力臂的張力，實際張力與給定張力進行比較，根據張力值和線輪直徑計算速度，調整收線或放線角速度，達到整個線網恒定的線速度和張力。

下面給出一段具體應用程序代碼以說明本發明：

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