一種模塊化數(shù)字液壓繩鋸機(jī)電氣控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種模塊化數(shù)字液壓電氣控制系統(tǒng)，尤其是一種繩鋸機(jī)的模塊化數(shù)字液壓電氣控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]由于第一代的液壓式金剛石串珠鋸受當(dāng)時(shí)技術(shù)條件限制，使能量轉(zhuǎn)換效率(因受液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速限制，通常只有10—一20m/s的線速度)、環(huán)境及設(shè)備制造成本的限制而被淘汰，取而代之的電動式金剛石串珠鋸得到廣泛應(yīng)用。
[0003]然而隨著時(shí)間的推移，現(xiàn)代技術(shù)日新月異一一大功率、高轉(zhuǎn)速液壓馬達(dá)及針對惡劣環(huán)境使用的“電液伺服系統(tǒng)”的產(chǎn)生，原有瓶頸被打破，新技術(shù)的應(yīng)用推廣使“液壓式金剛石串珠鋸”獲得涅槃重生，《一種模塊化數(shù)字液壓繩鋸機(jī)電控系統(tǒng)》就是在這一【背景技術(shù)】條件下誕生的，該專利申報(bào)的目的就是為了推層出新，解決電動式大功率金剛石串珠鋸機(jī)頭體積大(需加防水、防塵電機(jī)罩)，制約了 “機(jī)頭”小巧靈活的翻轉(zhuǎn)模式且不利于日常維護(hù)、清洗，而當(dāng)代“液壓式金剛石串珠鋸”則不存在這些問題，而且還比一般電氣元件(電機(jī)、變頻器)長壽、穩(wěn)定、可靠，具有良好的發(fā)展前景。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對以上問題，本實(shí)用新型提供一種模塊化數(shù)字液壓繩鋸機(jī)電氣控制系統(tǒng)。
[0005]—種模塊化數(shù)字液壓繩鋸機(jī)電氣控制系統(tǒng)，其特征在于:包括觸摸屏操作中心、PLC控制中心、行走工作狀態(tài)控制系統(tǒng)、行走雙系統(tǒng)控制機(jī)構(gòu)、主機(jī)運(yùn)行控制系統(tǒng)、液壓動力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、串珠繩張力檢測調(diào)控系統(tǒng)；所述觸摸屏操作中心通過RS-485通訊端口與PLC控制中心連接，PLC控制中心通過數(shù)據(jù)分析、運(yùn)算處理后對行走工作狀態(tài)控制系統(tǒng)、行走雙系統(tǒng)控制機(jī)構(gòu)、主機(jī)運(yùn)行控制系統(tǒng)、液壓動力系統(tǒng)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)保障有序控制，行走雙系統(tǒng)控制機(jī)構(gòu)的工作、快速狀態(tài)切換通過PLC控制電磁離合器通斷完成，通過行走機(jī)構(gòu)與導(dǎo)向輪伸縮機(jī)構(gòu)來調(diào)整串珠繩張力檢測調(diào)控系統(tǒng)。
[0006]所述觸摸屏操作中心由彩色觸摸屏構(gòu)成機(jī)臺操作中心，操作人員可通過屏幕界面(HMI)操控人機(jī)對話，實(shí)現(xiàn)向PLC模塊傳送各項(xiàng)操作指令。
[0007]所述PLC控制中心的硬件裝置由PLC的CPU、數(shù)字開關(guān)(I/O)模塊、模擬量(A/D、D/A)混合模塊構(gòu)成，由PLC控制中心下達(dá)各項(xiàng)運(yùn)作指令，協(xié)調(diào)指揮系統(tǒng)的切割、行走及機(jī)頭翻轉(zhuǎn)、橫移以及張力檢測、油缸機(jī)構(gòu)的伸縮等調(diào)控動作，均能按運(yùn)行程序要求有序工作。
[0008]所述行走工作狀態(tài)控制系統(tǒng)由PID模塊、極性反向器、PLC選通開關(guān)、功率放大器及電一液比例換向調(diào)速閥等組成；由二級閉環(huán)控制電路組成，前級閉環(huán)控制電路由PID模塊構(gòu)成，后一級閉環(huán)控制電路由高響應(yīng)型換向調(diào)速閥用功率放大器與高響應(yīng)型電一液比例換向調(diào)速閥組成；主要完成處于正常工作狀態(tài)下的行走控制功能。
[0009]所述行走雙系統(tǒng)控制機(jī)構(gòu)由可調(diào)速行走液壓驅(qū)動馬達(dá)、減速機(jī)、電磁離合器、可雙向運(yùn)轉(zhuǎn)的快速行走液壓馬達(dá)、電磁閥、行走機(jī)構(gòu)等組成；由行走雙系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)臺工作、快速行走狀態(tài)的切換、運(yùn)行保障工作。
[0010]所述主機(jī)運(yùn)行控制系統(tǒng)由極性反向器、PLC選通開關(guān)、功率放大器、電一液比例換向調(diào)速閥、主機(jī)液壓馬達(dá)、軸套及大飛輪等組成；主要完成對主機(jī)的控制、切削、運(yùn)轉(zhuǎn)功能。
[0011]所述液壓動力系統(tǒng)由壓力檢測裝置、電子式熱繼電保護(hù)器、隔離緩沖器、液壓小栗及單相驅(qū)動電機(jī)、電流變送器檢測裝置、綜合保護(hù)器、相序保護(hù)器、Y-A啟動/運(yùn)行裝置、液壓大栗及三相大功率電機(jī)體、液壓站等組成；由液壓站構(gòu)成整臺設(shè)備的動力保障機(jī)構(gòu)，液壓大栗采用Y-A啟動方式主要提供主機(jī)系統(tǒng)的液壓動力所需能源，液壓小栗由單相小功率電機(jī)采用直接啟動方式。
[0012]所述液壓系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)由6路電磁閥構(gòu)成，組成多路控制單元，保證系統(tǒng)按PLC的運(yùn)行程序完成整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)作。
[0013]所述串珠繩張力檢測調(diào)控系統(tǒng)由金剛石串珠繩檢測調(diào)控系統(tǒng)完成“張力”檢測、采樣、收集、傳送。
[0014]此實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0015]1、與傳統(tǒng)意義上的礦山石材開采設(shè)備相比，液壓繩鋸機(jī)具有結(jié)構(gòu)輕巧緊湊、效率高、機(jī)頭輕巧靈便，易于翻轉(zhuǎn)與橫移且不易受自身機(jī)體干涉，同時(shí)還可使支撐其翻轉(zhuǎn)的蝸輪、蝸桿組件及液壓翻轉(zhuǎn)馬達(dá)完成小型化設(shè)計(jì)，可大大縮小所占空間，同時(shí)可使機(jī)箱內(nèi)的防塵、防水問題得到根治。
[0016]2、尤其重要的特點(diǎn)是具有極高的切削效率、轉(zhuǎn)矩大、帶載能力強(qiáng)及具有很好的過載溢流保護(hù)功能且維護(hù)保養(yǎng)十分方便。因?yàn)橐簤厚R達(dá)不懼石粉和水，可以很方便的直接用水龍頭對著沖洗，這是電氣馬達(dá)所無法比擬的優(yōu)勢。
[0017]3、液壓器件具有經(jīng)久耐用的優(yōu)點(diǎn)，它即使工作一段時(shí)間產(chǎn)生一些故障問題，但一般為油路堵塞故障，一般只需拆卸液壓閥件進(jìn)行清理(可用柴油清洗)，頂多也就更換壞損的“O”型圈。硬件損壞的概率極低，遠(yuǎn)比一般電氣元件(電機(jī)、變頻器等)長壽、穩(wěn)定、可靠。
【附圖說明】
[0018]圖1本實(shí)用新型一種模塊化數(shù)字液壓繩鋸機(jī)電氣控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖。
[0019]圖2本實(shí)用新型一種模塊化數(shù)字液壓繩鋸機(jī)電氣控制系統(tǒng)工作原理結(jié)構(gòu)框圖。
[0020]圖3本實(shí)用新型中行走工作狀態(tài)控制系統(tǒng)電氣工作原理結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為了對本實(shí)用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】。
[0022]如圖1、2所示，一種模塊化數(shù)字液壓繩鋸機(jī)電氣控制系統(tǒng)主要由八部分組成，下面將對該系統(tǒng)原理加以簡述:
[0023]1、觸摸屏操作中心:由觸摸屏的人機(jī)對話界面(HMI)完成各項(xiàng)操作指令的發(fā)布、傳送過程，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)數(shù)據(jù)設(shè)定。參數(shù)信息收集、顯示等功能，在該操作界面中設(shè)置了若干個(gè)可供操作的軟件按鈕及二個(gè)軟件數(shù)字電位器。其中一個(gè)軟件數(shù)字電位器用于調(diào)控“行走系統(tǒng)”所需數(shù)字給定數(shù)據(jù)，即為串珠繩張力給定值(SV)，并通過PLC RS-485串行通訊口將給定的數(shù)據(jù)輸入PID(DTC100L)模塊，作為行走控制系統(tǒng)的目標(biāo)設(shè)定值(SV)的給定參數(shù)。另一個(gè)軟件數(shù)字電位器則作為“主機(jī)”運(yùn)轉(zhuǎn)速度的調(diào)控?cái)?shù)字給定量值，也通過RS-485串行通訊口將數(shù)字給定值寫入PLC的COM3串行口，再由PLC的D/A轉(zhuǎn)換端口(CH6)輸出O-1OV的模擬信號，作為主機(jī)調(diào)控系統(tǒng)的給定調(diào)控量值，使得主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度可在HMI界面上實(shí)現(xiàn)自如調(diào)控的目的。
[0024]2、PLC控制中心:該控制中心的硬件裝置由PLC的CPU、數(shù)字開關(guān)(I/O)模塊、模擬量(A/D、D/A)混合模塊構(gòu)成，PLC做為主站通過內(nèi)置COM3的RS-485串行通訊口與觸摸屏的RS-485串行通訊口相聯(lián)讀取觸摸屏中的指令信號，并向其傳送所需數(shù)據(jù)、信息；同時(shí)PLC又通過內(nèi)置COM2的RS-485串行通訊口與作為2#從站的“張力傳感器”的RS-485串行通訊口相聯(lián)讀取(MODRD) “張力數(shù)據(jù)”并加以系數(shù)調(diào)整(調(diào)整參數(shù)由觸摸屏的人機(jī)界面窗口設(shè)定)、運(yùn)算處理后的數(shù)字量值經(jīng)PLC的“D/A”數(shù)模轉(zhuǎn)換后再由PLC的“CH5”端口轉(zhuǎn)送PID模塊的反饋輸入端口(PV) ；PLC通過COM2串口并聯(lián)3#從站PID (DTC1000L)模塊的RS-485串行通訊口，寫入(MODWR) PID模塊調(diào)控?cái)?shù)字量值(張力給定值SV)，構(gòu)成PID模塊的閉環(huán)控制信號源；PLC通過梯形圖的運(yùn)行程序，實(shí)現(xiàn)對各功能組件的有效調(diào)控，從而達(dá)到整機(jī)自動控制的目的。
[0025]3、行走工作狀態(tài)控制系統(tǒng):這是本系統(tǒng)自動控制的核心部分，該系統(tǒng)工作原理如圖3所示，該控制電路主要由PID模塊30、1#信號極性反向器31、PLC選通開關(guān)32、功率放大器33、及電-液比例換向調(diào)速閥34等部件組成。其工作原理如圖3所示:該系統(tǒng)由二級閉環(huán)控制電路組成，其前級閉環(huán)控制電路由PID模塊構(gòu)成。該模塊的目標(biāo)給定值(SV)由PLC給定的“給定數(shù)字量值”通過COM2的RS-485通訊傳入。另一路則由PLC的” CH5端口 ”輸出的4-20mA模擬信號構(gòu)成PID系統(tǒng)的負(fù)反饋信號(PV)，再經(jīng)過PID模塊內(nèi)部的PID運(yùn)算處理后輸出的0-10V的模擬信號將作為后一級閉環(huán)控制系統(tǒng)的“給定調(diào)控信號”(同時(shí)這一信號也作為行走速度的基礎(chǔ)計(jì)量單元引入PLC的CH2端口，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換、運(yùn)算后的數(shù)據(jù)量值再傳送至觸摸屏行走速度窗口，顯示機(jī)臺實(shí)時(shí)行走速度狀況)，為使系統(tǒng)獲得穩(wěn)定、可靠的平滑調(diào)節(jié)。本實(shí)用新型在PID系統(tǒng)中引入了 “死區(qū)參數(shù)”，即對小范圍的信號波動不作調(diào)整，以避免器件在過于頻繁的調(diào)整中失去穩(wěn)定，以及縮短調(diào)節(jié)器的使用壽命，同時(shí)也是為了保證串珠繩具有更好的使用效果，不至于因?yàn)樾凶咚俣鹊臅r(shí)快、時(shí)慢，而導(dǎo)致串珠繩處于頻繁的張緊、拉伸的調(diào)整狀態(tài)而影響壽命。
[0026]后一級閉環(huán)控制電路由性能優(yōu)異的高響應(yīng)型換向調(diào)速閥用功率放大器與高響應(yīng)型電-液比例換向調(diào)速閥構(gòu)成。由PID模塊輸出的0-10V給定調(diào)節(jié)信號通過PLC的選通開關(guān)輸入功率放大器的信號給定輸入的端口。而由電-液比例換向閥中檢測主閥位置變化情況的差動變壓器(LVDT)輸出的負(fù)反饋信號，通過反饋端口在功率放大器內(nèi)進(jìn)行組合構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。因此該電路具有高精度和高可靠性，能很好滿足機(jī)臺設(shè)備在切割狀態(tài)下(即正常工作狀態(tài)下)的低速、平穩(wěn)行走，從而保證了后退行走速度與串珠繩張力需求(即串珠繩松緊度)高度協(xié)調(diào)一致，始終處于較佳的張力平衡狀態(tài)，即當(dāng)串珠繩拉的稍緊些機(jī)臺后退行走速度便會自