[實用新型]一種數字化等離子切割機控制系統

有效

• 申請號: 201320491873.8
• 申請日: 2013-08-12
• 公開（公告）號: CN203459804U
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 林樺;王興偉;林磊;蔡濤;鐘和清;鄧禹
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B23K10/00
• 分類號: B23K10/00;G05B19/18
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本實用新型屬于等離子弧切割設備技術領域，具體涉及一種數字化等離子切割電機控制系統。?

背景技術

等離子切割技術是集數控技術，計算機軟、硬件技術，等離子切割技術，精密機械技術于一體的高新技術。等離子切割在改善加工精度、節約材料、提高勞動生產率等方面顯示出巨大的優勢。等離子切割的質量與切割電流、切割速度、電弧電壓、工作氣體與流量和噴嘴高度等多種工藝參數相關，因此等離子切割機控制系統應具有多任務、實時性等特點。?

目前等離子切割機多以中小功率為主，為了減小設備體積，大多采用集中式控制，由一個控制器完成電源、氣體系統、冷卻系統的協調控制。但集中式控制系統有其自身的局限性。等離子切割機集成了大量的傳感器，如電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器、氣壓傳感器、流量傳感器等，輸入輸出通道數龐大，因此集中式控制必然面對接口復雜，控制器設計復雜的問題；等離子切割電源在切割時產生的電磁干擾非常大，嚴重影響了控制系統可靠性工作，集中式控制不利于提高系統的電磁兼容性；等離子切割機由電源系統、氣體控制系統、冷卻控制系統等多個子系統組成，集中式控制并不適用于模塊化開發。等離子切割機切割時會產生大量的工件殘渣、粉塵、廢水、廢氣，這些污染物對控制器可靠性工作影響很大，集中式控制不利于對控制器進行有效防護。?

傳統等離子切割機的控制回路是由無源或有源器件組成的模擬系統。模擬控制系統最大的缺點是進行復雜處理的能力有限、元器件數量多，并且控制器的參數由電阻、電容等分立元件的參數決定，控制器的調試復雜、?靈活性差。同時電阻、電容的參數分布影響控制器的一致性，參數的穩定性差，如溫度漂移影響控制器的穩定性。?

發明內容

本實用新型提供了一種數字化等離子切割機控制系統，目的在于克服集中式控制的缺點，能夠降低系統接線復雜性，實現模塊化開發，提高了系統的處理速度和可靠性，精確控制，簡化設計，實現實時切割過程控制、監控和診斷工作過程。?

本實用新型提供的一種數字化等離子切割機控制系統，包括?

用于完成等離子切割電源系統流程控制與管理，狀態過程的檢測與故障診斷的主電源控制器；?

用于根據主電源控制器發送的指令控制等離子切割電源工作時所需的氣體流向和氣壓，同時將這些信息反饋給主電源控制器進行監控的氣體控制器；?

用于控制離子切割機系統中冷卻液的流量和溫度，同時將這些信息反饋給主電源控制器進行狀態監控的冷卻器控制器；?

主電源控制器通過CAN總線與氣體控制器、冷卻器控制器通信連接。?

作為上述技術方案的改進，所述的主電源控制器采用DSP作為控制中心，它包括第一DSP，第一PWM信號電路，電流信號采樣電路，繼電控制電路，第一CAN通信電路和串口通信電路；所述第一DSP分別與第一PWM信號電路，電流信號采樣電路，繼電控制電路，第一CAN通信電路和串口通信電路電信號連接；所述第一PWM信號電路輸出高頻PWM驅動信號控制主電源的功率開關模塊，所述電流信號采樣電路采集功率開關模塊的輸出電流信號；第一DSP將功率開關模塊的輸出電流信號與用戶設定的指令信號比較，經過閉環控制算法輸出到第一PWM信號電路，通過控制功率開關模塊中開關管的導通和關斷，完成系統的閉環電流控制；同時當采集功率開關模塊的輸出電流過大時關閉第一PWM信號電路輸出，實現保?護控制；繼電控制電路控制主電源的高頻引弧電路，用于擊穿工件和割炬之間的氣隙，點燃等離子弧；第一CAN通信電路與氣體控制器和冷卻器控制器相連接，實現各部件的信息交換；串口通信電路用于與數控機床相連接，實現等離子切割的自動化控制。?

作為上述技術方案的進一步改進，所述氣體控制器采用DSP作為控制中心，它包括第二DSP，電磁閥控制電路，氣壓信號采樣電路和第二CAN通信電路；第二DSP分別與電磁閥控制電路，氣壓信號采樣電路和第二CAN通信電路電信號連接；電磁閥控制電路用于與電磁閥相連，用于控制等離子切割電源工作中所需的氣體流向和氣壓；第二DSP通過CAN總線接收主電源控制器發送過來的氣體狀態信息，然后根據氣體狀態信息控制相應的電磁閥，實現等離子切割過程中所需氣體的流向和氣壓；同時通過CAN總線將氣壓信號采樣電路采集的氣壓值傳給主電源控制器進行監控。?