[实用新型]一种数字化等离子切割机控制系统

说明书

技术领域

本实用新型属于等离子弧切割设备技术领域，具体涉及一种数字化等离子切割电机控制系统。 

背景技术

等离子切割技术是集数控技术，计算机软、硬件技术，等离子切割技术，精密机械技术于一体的高新技术。等离子切割在改善加工精度、节约材料、提高劳动生产率等方面显示出巨大的优势。等离子切割的质量与切割电流、切割速度、电弧电压、工作气体与流量和喷嘴高度等多种工艺参数相关，因此等离子切割机控制系统应具有多任务、实时性等特点。 

目前等离子切割机多以中小功率为主，为了减小设备体积，大多采用集中式控制，由一个控制器完成电源、气体系统、冷却系统的协调控制。但集中式控制系统有其自身的局限性。等离子切割机集成了大量的传感器，如电流传感器、电压传感器、温度传感器、气压传感器、流量传感器等，输入输出通道数庞大，因此集中式控制必然面对接口复杂，控制器设计复杂的问题；等离子切割电源在切割时产生的电磁干扰非常大，严重影响了控制系统可靠性工作，集中式控制不利于提高系统的电磁兼容性；等离子切割机由电源系统、气体控制系统、冷却控制系统等多个子系统组成，集中式控制并不适用于模块化开发。等离子切割机切割时会产生大量的工件残渣、粉尘、废水、废气，这些污染物对控制器可靠性工作影响很大，集中式控制不利于对控制器进行有效防护。 

传统等离子切割机的控制回路是由无源或有源器件组成的模拟系统。模拟控制系统最大的缺点是进行复杂处理的能力有限、元器件数量多，并且控制器的参数由电阻、电容等分立元件的参数决定，控制器的调试复杂、 灵活性差。同时电阻、电容的参数分布影响控制器的一致性，参数的稳定性差，如温度漂移影响控制器的稳定性。 

发明内容

本实用新型提供了一种数字化等离子切割机控制系统，目的在于克服集中式控制的缺点，能够降低系统接线复杂性，实现模块化开发，提高了系统的处理速度和可靠性，精确控制，简化设计，实现实时切割过程控制、监控和诊断工作过程。 

本实用新型提供的一种数字化等离子切割机控制系统，包括 

用于完成等离子切割电源系统流程控制与管理，状态过程的检测与故障诊断的主电源控制器； 

用于根据主电源控制器发送的指令控制等离子切割电源工作时所需的气体流向和气压，同时将这些信息反馈给主电源控制器进行监控的气体控制器； 

用于控制离子切割机系统中冷却液的流量和温度，同时将这些信息反馈给主电源控制器进行状态监控的冷却器控制器； 

主电源控制器通过CAN总线与气体控制器、冷却器控制器通信连接。 

作为上述技术方案的改进，所述的主电源控制器采用DSP作为控制中心，它包括第一DSP，第一PWM信号电路，电流信号采样电路，继电控制电路，第一CAN通信电路和串口通信电路；所述第一DSP分别与第一PWM信号电路，电流信号采样电路，继电控制电路，第一CAN通信电路和串口通信电路电信号连接；所述第一PWM信号电路输出高频PWM驱动信号控制主电源的功率开关模块，所述电流信号采样电路采集功率开关模块的输出电流信号；第一DSP将功率开关模块的输出电流信号与用户设定的指令信号比较，经过闭环控制算法输出到第一PWM信号电路，通过控制功率开关模块中开关管的导通和关断，完成系统的闭环电流控制；同时当采集功率开关模块的输出电流过大时关闭第一PWM信号电路输出，实现保 护控制；继电控制电路控制主电源的高频引弧电路，用于击穿工件和割炬之间的气隙，点燃等离子弧；第一CAN通信电路与气体控制器和冷却器控制器相连接，实现各部件的信息交换；串口通信电路用于与数控机床相连接，实现等离子切割的自动化控制。 

作为上述技术方案的进一步改进，所述气体控制器采用DSP作为控制中心，它包括第二DSP，电磁阀控制电路，气压信号采样电路和第二CAN通信电路；第二DSP分别与电磁阀控制电路，气压信号采样电路和第二CAN通信电路电信号连接；电磁阀控制电路用于与电磁阀相连，用于控制等离子切割电源工作中所需的气体流向和气压；第二DSP通过CAN总线接收主电源控制器发送过来的气体状态信息，然后根据气体状态信息控制相应的电磁阀，实现等离子切割过程中所需气体的流向和气压；同时通过CAN总线将气压信号采样电路采集的气压值传给主电源控制器进行监控。