[发明专利]一种母线折弯机控制系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种母线折弯机控制系统，适用于机械领域。

背景技术

随着高低压电器、变压器制造行业的迅速发展，对铜、铝母线需求越来越大，加工种类越来越多，对母线折弯加工的精度与效率都提出了较高的要求。由于母线弯曲成形时，其横截面上不但存在塑性变形区，还存在弹性变形区，因此，卸载之后母线不可避免地存在回弹现象，即母线弯曲半径增大弯曲角减小。

目前，国内传统的母线折弯加工设备多为手动或半自动控制，通过手动测量折弯角度及反复调整机床设置来控制母线的折弯精度，在大批量的母线折弯加工中无法确保每一根母线的折弯角度都满足精度要求，在小批量加工中反复调整机床设置也降低了加工效率。

发明内容

本发明提出了一种母线折弯机控制系统，该系统充分利用了单片机数据采集能力强以及PLC作为逻辑控制器可靠性高的特点，分别采用两片51系列单片机作为角度数据的采集器及一台三菱FX1S系列PLC作为机床的逻辑控制器。并通过RS232串口将数据传给上位PC机及采用VB6.0软件进行编程，能方便地实现各种回弹补偿控制方案，该系统运行良好。

本发明所采用的技术方案是。

所述控制系统主要由三大功能模块组成：分析处理数据的计算判断模块、实时采集母线折弯角度数据的数据采集模块及控制机床动作执行的执行模块。分析处理数据的计算判断模块作为系统的核心由一台PC机构成，选用VB6.0作为编程软件，其作用主要是分析处理单片机采集的角度数据并根据控制方案向PLC发出控制信号控制机床动作的执行；同时PC机作为人机交互界面，还负责进行各种折弯参数的输入。实时采集母线折弯角度数据的数据采集模块由旋转编码器及单片机构成。

所述控制系统选用E40S6-3600-3-N-24型增量式编码器作为角度编码器用以产生角度脉冲信号。选用了ATMEL公司生产的AT89S52型单片机，其作用是：(1)采集旋转编码器输出的角度脉冲信号；(2)作为PC机的下位机接收PC机的指令并将采集的角度数据传送至PC机。

所述控制系统的执行模块由一台PLC构成，选用三菱公司生产的FX1S-30MT-001型PLC，接收PC机的指令并控制机床动作的执行。

所述控制系统的数据采集模块主要由左右两个旋转编码器及两片单片机构成。为了采集到高精度的角度数据，系统选用了韩国Autonics公司生产的E40S6-3600-3-N-24型编码器。该编码器为增量型旋转编码器，角度分辨率为0.1°，输出特性为集电极开路输出，输出信号为A,B,Z三相脉冲信号。

所述控制系统选用ATMEL公司生产的AT89S52型单片机作为角度计数脉冲的信号采集芯片。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有3个16位定时器/计数器和全双工串行口。系统中使用了芯片的定时器2对旋转编码器的角度脉冲进行计数。定时器2是一个16位定时/计数器，其既可以做定时器，又可以做事件计数器。将其作为计数器并工作在上下计数模式时可直接对编码器输出的脉冲信号进行计数。定时器2的计数原理为：芯片的T2EX引脚控制着计数的方向。T2EX上的一个逻辑1使得定时器2向上计数；T2EX上的一个逻辑0使得定时器2向下计数。在接口电路中，将编码器的A相与B相信号分别与定时器2的计数端及T2EX端相连。

所述控制系统的AT89S52型单片机将采集到的角度脉冲数据通过RS232串口，传送至PC机中。由于单片机的串口工作在TTL电平而与RS232的电气特性不兼容，所以，选用了MAX232EPE芯片作为单片机与PC机接口电路的电气性能转换芯片。

所述上位机是用户操作及监控的界面，系统中采用VB6.0作为编程软件开发控制系统应用程序。由于单片机与PLC分别使用不同的通信协议，所以在系统中采用了双串行口进行通信。串行口1用于PC机与PLC间的通信，串行口2用于PC机与两片AT89S52单片机间的通信。为了得到母线折弯角度的实时数据，系统启动后PC机以50 ms为周期循环向两片单片机发送角度数据读取指令。PC机接收到从单片机传送回的实时角度数据后便与目标角度进行比较，检测到当前的折弯角度到达目标角度时PC机立即向PLC发出强制指令控制折弯动作的主油缸后退动作。由于母线在折弯过程中存在弹性变形及辛格效应，在主油缸后退的过程中母线将产生一定量的回弹。此时，PC机根据单片机传送回的角度数据得到初次折弯时产生的回弹量并根据当前的折弯控制方案计算出回弹补偿量，然后向PLC发出强制指令开始补偿进给动作。