[实用新型]一种机用弧压调高控制系统

说明书

技术领域

本实用新型属于数控等离子切割技术领域，尤其涉及能准确调整等离子切割机在切割工况下切割头与切割材料距离的控制系统。

背景技术

在机械加工制造领域，往往涉及到很多金属板材的切割工作，如对碳钢，不锈钢，铜，铝材等需要切割，人们常使用等离子来进行切割，尤其是对于不锈钢，铜，铝的切割。等离子切割在切割上述材料的时候，会产生非常刺眼的弧光，操作人员无法看清楚等离子切割头和切割材料之间的距离，另外等离子切割机的切割速度非常快，在加上是一种热切割，切割时很容易使切割的材料受热变形，人工手动不可能快速反应利用手动上升和下降来确定等离子切割头和切割材料之间的距离，等离子切割头和切割材料的距离过大，会造成切割不成功，进而需要重新切割，这不仅浪费时间和电能，并且二次切割会导致切割质量非常差；等离子切割头和切割材料之间的距离过小，切割的质量也不好，切割时容易使等离子切割头损坏，严重时甚至无法工作，用户不得不更换等离子切割设备，造成切割成本过高。

目前，可以通过等离子弧压调高控制器对割炬高度进行控制，等离子弧压高度控制器利用某些等离子电源恒流或者基本恒流的特性，在切割过程中，切割电流和设定电流相比变化较小，而切割的弧电压在一定的速度下跟随割炬与板材的距离变化而变化，当割炬与板材的距离增大时，弧电压上升，当割炬与钢板的距离减小时，弧电压下降，弧压调高控制器的原理就是通过检测弧电压的变化，通过控制割炬的升降电机来控制割炬与板材的距离，使弧电压保持不变，割炬的高度同时也保持不变。但是目前等离子弧压高度控制器为独立设备，不便于整个数控系统的联合开发，而且操作复杂，价格高。

发明内容

针对上述等离子弧压高度控制器在实际应用中的不足，本实用新型提供一种机用弧压调高控制系统，该控制系统性能稳定，具有自动初始定位，弧压检测比较，伺服电机驱动，防撞，弧压智能调节等优点。

上述机用弧压调高控制系统包括工业计算机（IPC）、可编程逻辑控制器（PLC）、伺服驱动装置、隔离变换器和等离子电源，其中，可编程逻辑控制器分别与工业计算机、伺服驱动装置和隔离变换器相连接，等离子电源与隔离变换器电连接，工业计算机输出切割参数信号到可编程逻辑控制器，隔离变换器输出采集到的电压变换信号到可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器则根据所采集的信息发出指令给伺服驱动装置。其中，工业计算机用于切割参数设置；隔离变换器用于对切割头和板材间的电压变换为PLC模块能采集的电压；伺服驱动装置用于驱动机械平台，实现切割头的上升、下降、自动调节等；还包括接近定位传感器，其直接与可编程逻辑控制器（PLC）连接，用于反馈限位接近信号，主要实现对切割头的保护功能。

所述的限位接近信号，是切割头夹具和切割机垂直轴间安装的三个接近传感器所捕获的，当切割头碰撞到板材时，接近传感器作用，PLC检测信号后立即驱动伺服驱动装置，调节切割头高度，实现切割头的保护功能。

对上述控制系统进一步的提高是该控制系统还包括与工业计算机（IPC）相连接的触摸屏，触摸屏式人机交互界面可使参数的输入更加人性化，更方便快捷，与工业计算机（IPC）一起实现切割参数的输入和设置。工业计算机上运行带有弧压调高参数设置的数控软件，参数设置主要是设置切割过程中的切割电流和切割材料等随切割板材不同而异的参数。

对上述控制系统的进一步改进是工业计算机（IPC）是通过RS232接口与可编程逻辑控制器（PLC）连接的。

上述伺服驱动装置包括伺服驱动器和伺服电机。伺服电机可为带位置控制的伺服电机。

上述工业计算机（IPC）可为普通带串口功能的工业计算机。

上述可编程逻辑控制器（PLC）可为艾默生EC20系列的PLC。

所述机用弧压调高控制系统的控制方法通过以下步骤实现：

第一，通过触摸屏在工业计算机上进行参数设置；

第二，设置参数由工业计算机传递至PLC中；

第三，切割过程中切割头和板材间的电压信号经过隔离变换器的隔离变换后，传递至PLC的模拟输入模块的CH1端口；

第四，PLC根据模拟输入模块模数转换的信号，结合上述第一步中设置的参数，通过数字输入输出模块驱动伺服驱动器和伺服电机的运动，当电压上升时，驱动电机带动切割头下降，电压下降时，驱动电机带动切割头上升。

上述第二步中设置参数可由工业计算机通过RS232经Modbus总线传递至PLC中。

上述第三步中切割过程中切割头和板材间的电压信号可经过100:1的隔离变换器的隔离变换后，传递至PLC的模拟输入模块的CH1端口。