[发明专利]多线切割机同步伺服传动和恒张力控制系统

说明书

一、技术领域：

本发明涉及线切割机，特别是其控制系统。

二、背景技术：

多线切割机是利用细钢丝切割线切割单晶硅等硬而脆的机器，主要原理就是把细切割线通过复杂的机械结构，按切割的硅棒的形状编织成一定网状，并在整个线网内给定恒定不变的张力，然后让切割线网高速的运转，最后在切割线网上喷洒细金刚砂浆，同时进给工作台带动切割线网进给，完成切割任务。

线网的正常运转，需要多个伺服电机的高度同步来保证，切割线在运转过程中放切割线的线轮和收切割线的线轮直径不断变化，要保持线网的张力不变，就要不断调整放线轮和收线轮的速度和扭矩，所以对于自动控制及驱动系统要求非常严格，同时系统还要有人机界面来操作和监控，切割过程中还要记录系统运行情况。所以控制系统要具有快速的复杂数学计算和逻辑运算能力，同时把运算的结果尽快地传给执行机构。而目前的线切割机很难能达到这一点。

三、发明内容：

本发明的目的是克服上述不足问题，提供一种多线切割机同步伺服传动和恒张力控制系统，有效将同步伺服与恒张力控制同时实现，有效提高生产效率及成品率。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：多线切割机同步伺服传动和恒张力控制系统，包括工控机和主伺服电机、从伺服电机及收放线伺服电机，首先工控机设定一个标准给定值，给定值传给主驱动伺服，同时工控机与各伺服传动之间通过Profibus高速数据传输，将给定值和主驱动的数据快速传递给3个从驱动伺服和收放线轮伺服，同步的实现依靠每个报文的同步字符，收放线轮伺服根据上述数据及当前线轮直径，线张力在工控机内进行计算至与主伺服同步的值，计算结果经Profibus总线传输至收放线轮伺服，

所述工控机通过Profibus给定张力值至收放线伺服，经收放线伺服接口输出给气动调节阀控制张力臂，调整角速度和扭矩实现收放线伺服按设定的恒定线速度运行，收放线线轮直径不断变化，角度传感器测到张力臂的张力，实际张力与给定张力进行比较，根据张力值和线轮直径计算速度，调整收线或放线速度。

所述收放线轮伺服启动停止时收到给定值和主驱动的数据。

本发明与同类产品相比，有效克服了现有只能主从伺服同步，而不能主从伺服与线驱动伺服同步的问题，采用Profibus通讯作为现场级的高速数据传输，有效解决PC、PLC等通过高速串行总线与分散的驱动器、阀门等之间的通信任务。同时Profibus还具有Peer to Peer通讯功能，使得伺服驱动装置之间可以直接传送数据，无须通过工控机或PLC，极大地提高伺服之间保持同步的速度。主从伺服及线驱动伺服之间不同的数据传输方式，最终实现同步控制，保证高产率，高效率。

四、附图说明：

图1为本发明网络拓扑结构图。

图2为本发明同步报文结构示意图。

图3为张力控制流程图。

五、具体实施方式：

如图1所示的多线切割机同步伺服传动和恒张力控制系统，包括工控机1和主伺服电机2、从伺服电机3及收放线伺服电机4，工控机与各伺服传动之间通过Profibus高速数据传输，首先工控机设定一个标准给定值，给定值传给主驱动伺服，同时将给定值和主驱动的实际数据及状态快速传递给3个从驱动伺服和收放线轮伺服，同步的实现硬件方面工控机和伺服分别设计有同步功能选件板，软件方面依靠每个报文6的同步字符(如图2所示)，在总线上传递的每一贞报文均含有一个同步字符，保证在收到报文后同时执行同一贞报文的内容。收放线轮伺服根据上述数据和当前线轮直径及线张力在工控机内进行计算，通过适时改变角速度值实现与主伺服一致的线速度值，计算结果经Profibus总线传输至收放线轮伺服，调整至与主伺服同步。

收放线轮伺服启动、停止时收到给定值和主驱动的数据，收放线伺服由于其轮轴直径在工作中不断变化，因此工作中需要及时进行调整角速度和扭矩，具体调整工艺如图3所示，工控机通过Profibus给定张力值至收放线伺服，经收放线伺服接口输出给气动调节阀控制张力臂，调整角速度实现收放线伺服按设定的恒定线速度运行，收放线线轮直径不断变化，角度传感器5测到张力臂的张力，实际张力与给定张力进行比较，根据张力值和线轮直径计算速度，调整收线或放线角速度，达到整个线网恒定的线速度和张力。

下面给出一段具体应用程序代码以说明本发明：

      TAR1

      T    #AR1_STORE

      TAR2