[發(fā)明專利]一種機用弧壓調(diào)高控制系統(tǒng)及其控制方法

無效

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• 申請日: 2010-12-20
• 公開（公告）號: CN102069271A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程良倫;程偉;張文武;薛航;張志剛;蘇新凌
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B23K9/095
• 分類號: B23K9/095
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)控等離子切割技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及能準(zhǔn)確調(diào)整等離子切割機在切割工況下切割頭與切割材料距離的控制系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)

在機械加工制造領(lǐng)域，往往涉及到很多金屬板材的切割工作，如對碳鋼，不銹鋼，銅，鋁材等需要切割，人們常使用等離子來進行切割，尤其是對于不銹鋼，銅，鋁的切割。等離子切割在切割上述材料的時候，會產(chǎn)生非常刺眼的弧光，操作人員無法看清楚等離子切割頭和切割材料之間的距離，另外等離子切割機的切割速度非常快，在加上是一種熱切割，切割時很容易使切割的材料受熱變形，人工手動不可能快速反應(yīng)利用手動上升和下降來確定等離子切割頭和切割材料之間的距離，等離子切割頭和切割材料的距離過大，會造成切割不成功，進而需要重新切割，這不僅浪費時間和電能，并且二次切割會導(dǎo)致切割質(zhì)量非常差；等離子切割頭和切割材料之間的距離過小，切割的質(zhì)量也不好，切割時容易使等離子切割頭損壞，嚴重時甚至無法工作，用戶不得不更換等離子切割設(shè)備，造成切割成本過高。

目前，可以通過等離子弧壓調(diào)高控制器對割炬高度進行控制，等離子弧壓高度控制器利用某些等離子電源恒流或者基本恒流的特性，在切割過程中，切割電流和設(shè)定電流相比變化較小，而切割的弧電壓在一定的速度下跟隨割炬與板材的距離變化而變化，當(dāng)割炬與板材的距離增大時，弧電壓上升，當(dāng)割炬與鋼板的距離減小時，弧電壓下降，弧壓調(diào)高控制器的原理就是通過檢測弧電壓的變化，通過控制割炬的升降電機來控制割炬與板材的距離，使弧電壓保持不變，割炬的高度同時也保持不變。但是目前等離子弧壓高度控制器為獨立設(shè)備，不便于整個數(shù)控系統(tǒng)的聯(lián)合開發(fā)，而且操作復(fù)雜，價格高。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述等離子弧壓高度控制器在實際應(yīng)用中的不足，本發(fā)明提供一種機用弧壓調(diào)高控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)性能穩(wěn)定，具有自動初始定位，弧壓檢測比較，伺服電機驅(qū)動，防撞，弧壓智能調(diào)節(jié)等優(yōu)點。

本發(fā)明的另一目的是提供一種所述機用弧壓調(diào)高控制系統(tǒng)的控制方法。該方法便于整個控制系統(tǒng)聯(lián)合開發(fā)，可用性強，應(yīng)用范圍廣，成本低。

上述機用弧壓調(diào)高控制系統(tǒng)包括工業(yè)計算機（IPC）、可編程邏輯控制器（PLC）、伺服驅(qū)動裝置、隔離變換器和等離子電源，其中，可編程邏輯控制器分別與工業(yè)計算機、伺服驅(qū)動裝置和隔離變換器相連接，等離子電源與隔離變換器電連接，工業(yè)計算機輸出切割參數(shù)信號到可編程邏輯控制器，隔離變換器輸出采集到的電壓變換信號到可編程邏輯控制器，可編程邏輯控制器則根據(jù)所采集的信息發(fā)出指令給伺服驅(qū)動裝置。其中，工業(yè)計算機用于切割參數(shù)設(shè)置；隔離變換器用于對切割頭和板材間的電壓變換為PLC模塊能采集的電壓；伺服驅(qū)動裝置用于驅(qū)動機械平臺，實現(xiàn)切割頭的上升、下降、自動調(diào)節(jié)等；還包括接近定位傳感器，其直接與可編程邏輯控制器（PLC）連接，用于反饋限位接近信號，主要實現(xiàn)對切割頭的保護功能。

所述的限位接近信號，是切割頭夾具和切割機垂直軸間安裝的三個接近傳感器所捕獲的，當(dāng)切割頭碰撞到板材時，接近傳感器作用，PLC檢測信號后立即驅(qū)動伺服驅(qū)動裝置，調(diào)節(jié)切割頭高度，實現(xiàn)切割頭的保護功能。

對上述控制系統(tǒng)進一步的提高是該控制系統(tǒng)還包括與工業(yè)計算機（IPC）相連接的觸摸屏，觸摸屏式人機交互界面可使參數(shù)的輸入更加人性化，更方便快捷，與工業(yè)計算機（IPC）一起實現(xiàn)切割參數(shù)的輸入和設(shè)置。工業(yè)計算機上運行帶有弧壓調(diào)高參數(shù)設(shè)置的數(shù)控軟件，參數(shù)設(shè)置主要是設(shè)置切割過程中的切割電流和切割材料等隨切割板材不同而異的參數(shù)。

對上述控制系統(tǒng)的進一步改進是工業(yè)計算機（IPC）是通過RS232接口與可編程邏輯控制器（PLC）連接的。

上述伺服驅(qū)動裝置包括伺服驅(qū)動器和伺服電機。伺服電機可為帶位置控制的伺服電機。

上述工業(yè)計算機（IPC）可為普通帶串口功能的工業(yè)計算機。

上述可編程邏輯控制器（PLC）可為艾默生EC20系列的PLC。

所述機用弧壓調(diào)高控制系統(tǒng)的控制方法通過以下步驟實現(xiàn)：

第一，通過觸摸屏在工業(yè)計算機上進行參數(shù)設(shè)置；

第二，設(shè)置參數(shù)由工業(yè)計算機傳遞至PLC中；

第三，切割過程中切割頭和板材間的電壓信號經(jīng)過隔離變換器的隔離變換后，傳遞至PLC的模擬輸入模塊的CH1端口；

第四，PLC根據(jù)模擬輸入模塊模數(shù)轉(zhuǎn)換的信號，結(jié)合上述第一步中設(shè)置的參數(shù)，通過數(shù)字輸入輸出模塊驅(qū)動伺服驅(qū)動器和伺服電機的運動，當(dāng)電壓上升時，驅(qū)動電機帶動切割頭下降，電壓下降時，驅(qū)動電機帶動切割頭上升。

上述第二步中設(shè)置參數(shù)可由工業(yè)計算機通過RS232經(jīng)Modbus總線傳遞至PLC中。