一种基于P500控制器的剪切线多轴数控系统，具有P500控制器，P500控制器作为剪切线多轴数控系统的硬件载体，通过EtherCAT现场总线分别与远程输入/输出模块和至少三个伺服驱动单元高速通讯，伺服驱动单元对应驱动伺服电机，远程输入/输出模块分别与数字量/模拟量器件和至少三个液压执行单元通讯连接，以完成剪切线在生产过程中各个数控轴的数据采集和精确定位；剪切线多轴数控系统包括有人机界面模块、PLC逻辑处理模块、嵌入式高精度实时系统模块、数字轴运动控制模块、同步子模块和模拟轴运动控制模块；本发明专利技术性价比高，功能灵活,数据交互性良好，做到了剪切线上多个数控轴的精确定位和过程同步，实现了集中控制。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机械自动化控制
，尤其是一种基于P500控制器的剪切线多轴数控系统，运用于自动化程度较高的数控控制场合。
技术介绍
当前，国内市场上用于钢板剪切线的电气控制系统大多采用进口剪板机数控系统，再配搭可编程逻辑控制器PLC和人机界面终端操作器HMI构成控制架构，其中进口剪板机数控系统大多选用荷兰DELEM公司生产的DAC350、360或瑞士CYBELEC公司生产的DNC61G CUT等剪板机专用数控系统。上述控制架构不仅成本高，而且剪板机数控系统和PLC、HMI之间无法进行数据总线通讯，数据交互性差，导致剪切线控制系统控制分散，操作起来极为不便；尤其是进口剪板机数控系统是为单台剪板机的控制而设计生产，不仅价格昂贵，而且功能已经固化，仅用于控制单台剪板机的剪切角、刀片间隙、剪程和挡料(X轴)等动作，无法控制剪切线前送料、侧送料、后出料等辅助机构的动作；并且该剪板机数控系统最多只能控制两个数字轴，满足不了剪切线上多轴控制的要求，而且还存在着多种功能性弊端，调试非常不方便。鉴于上述情况，开发出一套性价比高、功能灵活、数据交互性良好、便于集中控制、操作简单方便的高集合度剪切线数控系统就显得尤为必要。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要解决当前剪切线数控系统成本高，操作不方便，数据交互性差，最多用于控制单台剪板机上的两个数字轴，不能做到多轴同时控制以实现对剪切线上前送料、侧送料和后送料等辅助机构的动作的问题，为此提供一种基于P500控制器的剪切线多轴数控系统。本专利技术的具体方案是：一种基于P500控制器的剪切线多轴数控系统，其特征是：包括有P500控制器，P500控制器作为剪切线多轴数控系统的硬件载体，采用Windows CE 6.0操作系统，通过EtherCAT现场总线分别与远程输入/输出模块和至少三个伺服驱动单元进行高速通讯，远程输入/输出模块分别与数字量/模拟量器件和至少三个液压执行单元进行通讯连接，以完成剪切线在生产过程中各个数控轴的数据采集和精确定位；各个伺服驱动单元依次编号为伺服驱动单元1、伺服驱动单元2······伺服驱动单元n,每个伺服驱动单元对应与剪切线上用以驱动各个数字轴(X1轴、X2轴······Xn轴)的伺服电机相连接；各个液压执行单元依次编号为液压执行单元1、液压执行单元2······液压执行单元n，每个液压执行单元对应与剪切线上用以驱动各个模拟轴(M1轴、M2轴······Mn轴)的电磁阀相连接；所述剪切线多轴数控系统软件架构包括有以下单元：人机界面模块：实现了强大的可视化功能，通过组态界面将剪切线各运动部分的当前状态以实时动态图形和文字的方式表现出来，并通过界面上组态的输入域、按钮、选择切换开关等接受用户数据编程和控制指令，有效地控制剪切线运行，同时设备运行过程中若出现报警、故障时，将以文字闪烁的形式提供报警消息功能，并通过声光报警方式告知操作者，如此形成良好的人机交互；PLC逻辑处理模块：类似于一个内置式的PLC运行模块，其时钟扫描周期根据工程项目控制架构的容量和各个运动装置的需求，通过软件编辑和设定，负责处理工程项目的逻辑功能控制，并与Windows CE 6.0操作系统、嵌入式高精度实时系统模块、人机界面模块以及各个数字轴/模拟轴运动控制模块进行数据交互，以完成剪切线上各个机床所需的各种功能；嵌入式高精度实时系统模块:作为嵌入在Windows CE 6.0操作系统中的软件模块，为人机界面模块、PLC逻辑处理模块、数字轴/模拟轴运动控制模块和同步子模块提供定时服务，并使各个模块在固定的时间周期中执行相应的事务；数字轴运动控制模块：通过各个位置反馈单元所反馈的数字轴的位置信息，实时驱动相应的数字轴上的伺服驱动单元(每个伺服驱动单元与每个位置反馈单元相对应)，以实现多个数字轴(最多64轴)的精准定位。其模块编辑显示器界面(Visualization)可根据需要自由组态，可配置各种控制模块、图片等，通过可视化管理器，非常直观地进行寻零、Jogging、急停、运行速度及启停加速度等参数的设置和模拟调试；同步子模块：基于数字轴运动控制模块，与各个位置反馈单元进行交互通讯，负责各数控轴之间的过程同步，采用主从式同步设计方案，将一个轴设定为主轴，其他所选轴为从轴，同时采用位置同步跟随误差方式，通过高精度的实时时钟对各个所选数控轴之间的误差进行循环扫描，并根据误差的情况相应地调整从轴的运行速度，以确保数控系统多轴的位置同步；模拟轴运动控制模块：负责通过远程输入/输出模块采集各个模拟轴的模拟量信号，并将各个位置反馈单元所反馈的位置信息，经过内部转换和函数计算，实时驱动相应的模拟轴上的液压执行单元(每个液压执行单元与每个位置反馈单元相对应)，用于完成位置显示和控制多个模拟轴的自动定位。本专利技术中所述远程输入/输出模块中集成有模拟量输入计数模块和数字量输入计数模块，其中模拟量输入计数模块用于采集剪切线上用于控制信号输入的直线/旋转电位器的模拟量信号，反馈主/侧剪板机的剪切角、刀片间隙和剪程的当前位置；数字量输入计数模块用于采集剪板机刀架下行沿信号，以完成剪切自动计数功能。本专利技术中所述P500控制器作为数控系统的核心中枢，将运动控制(MOTION)、逻辑控制(PLC)和可视化功能(HMI)完美融合于一个设备中，主要用于实现集中式运动控制，并采用控制面板式结构，小巧紧凑，性能优异，功能强大，其硬件配置数据如下：本专利技术中所述EtherCAT现场总线采用一个封闭的Ethernet系统，由于使用基于主从的环形拓扑结构，在每一个总线循环中只有一个报文发送给总线，因此总线循环时间在每个周期内保持完全一致，波特率高达100Mbps，理论上可连接256个节点，两节点间电缆最大长度可达100m；另外针对每一个Tx/Rx最大可达32个过程数据(每次总量达100字节)可以映射到节点设备或与其进行交换；根据CoE(CAN over EtherCAT)EtherCAT规范和FoE EtherCAT文件服务(固件下载)，EtherCAT提供参数通道。本专利技术中P500控制器采用插入式SD存储卡，该存储卡存储容量大而且更换方便，可用于保存用户编写的加工程序(最多250个，每个加工程序最大15步)、消息、报警记录和设备操作者的日常登陆记录等。对应某种规格的产品，会有一套诸如产品材料、尺寸、剪板机剪切角、刀片间隙、剪程、X/Z轴位置、速度及各个辅助功能等参数，一旦设定调试好，可将这些参数以加工程序形式保存在数控系统中，便于下次直接调用，大大提高了生产效率。本专利技术具有本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于P500控制器的剪切线多轴数控系统，其特征是：包括有P500控制器，P500控制器作为剪切线多轴数控系统的硬件载体，采用Windows CE 6.0操作系统，通过EtherCAT现场总线分别与远程输入/输出模块和至少三个伺服驱动单元进行高速通讯，远程输入/输出模块分别与数字量/模拟量器件和至少三个液压执行单元进行通讯连接，以完成剪切线在生产过程中各个数控轴的数据采集和精确定位，其中，每个伺服驱动单元对应与剪切线上用以驱动各个数字轴的伺服电机相连接，每个液压执行单元对应与剪切线上用以驱动各个模拟轴的电磁阀相连接；所述剪切线多轴数控系统的软件架构包括有以下单元：人机界面模块：通过组态界面将剪切线上各个运动部分的当前状态以实时动态图形和文字的方式表现出来，并通过界面上组态的输入域、按钮和选择切换开关接受用户数据编程和控制指令，有效地控制剪切线运行，同时提供声光报警功能，以形成良好的人机交互；PLC逻辑处理模块：类似于一个内置式的PLC运行模块，其时钟扫描周期根据工程项目控制架构的容量和各个运动装置的需求，通过软件编辑和设定，负责处理工程项目的逻辑功能控制，并与Windows CE 6.0操作系统、嵌入式高精度实时系统模块、人机界面模块以及各个数字轴/模拟轴运动控制模块进行数据交互，以完成剪切线上各个机床所需的各种功能；嵌入式高精度实时系统模块:作为嵌入在Windows CE 6.0操作系统中的软件模块，为人机界面模块、PLC逻辑处理模块、数字轴/模拟轴运动控制模块和同步子模块提供定时服务，并使各个模块在固定的时间周期中执行相应的事务；数字轴运动控制模块：通过各个位置反馈单元所反馈的数字轴的位置信息，实时驱动相应的数字轴上的伺服驱动单元，以实现多个数字轴的精准定位；同步子模块：基于数字轴运动控制模块，与各个位置反馈单元进行交互通讯，负责各数字轴之间的过程同步，采用主从式同步设计方案，将一个数字轴设定为主轴，其他所选数字轴为从轴，同时采用位置同步跟随误差方式，通过高精度的实时时钟对各个所选数控轴之间的误差进行循环扫描，并根据误差的情况相应地调整从轴的运行速度，以确保数控系统多轴的位置同步；模拟轴运动控制模块：负责通过远程输入/输出模块采集各个模拟轴的模拟量信号，并将各个位置反馈单元所反馈的位置信息，经过内部转换和函数计算，实时驱动相应的模拟轴上的液压执行单元，用于完成位置显示和控制多个模拟轴的自动定位。...
【技术特征摘要】
1.一种基于P500控制器的剪切线多轴数控系统，其特征是：包括有P500控制器，P500控制器作为剪切线多轴数控系统的硬件载体，采用Windows CE 6.0操作系统，通过EtherCAT现场总线分别与远程输入/输出模块和至少三个伺服驱动单元进行高速通讯，远程输入/输出模块分别与数字量/模拟量器件和至少三个液压执行单元进行通讯连接，以完成剪切线在生产过程中各个数控轴的数据采集和精确定位，其中，每个伺服驱动单元对应与剪切线上用以驱动各个数字轴的伺服电机相连接，每个液压执行单元对应与剪切线上用以驱动各个模拟轴的电磁阀相连接；所述剪切线多轴数控系统的软件架构包括有以下单元：
人机界面模块：通过组态界面将剪切线上各个运动部分的当前状态以实时动态图形和文字的方式表现出来，并通过界面上组态的输入域、按钮和选择切换开关接受用户数据编程和控制指令，有效地控制剪切线运行，同时提供声光报警功能，以形成良好的人机交互；
PLC逻辑处理模块：类似于一个内置式的PLC运行模块，其时钟扫描周期根据工程项目控制架构的容量和各个运动装置的需求，通过软件编辑和设定，负责处理工程项目的逻辑功能控制，并与Windows CE 6.0操作系统、嵌入式高精度实时系统模块、人机界面模块以及各个数字轴/模拟轴运动控制模块进行数据交互，以完成剪切线上各个机床所需的各种功能；
嵌入式高精度实时系统模块:作为嵌入在Windows CE 6.0操作系...
【专利技术属性】
技术研发人员：张军，周红祥，曾刚，
申请(专利权)人：湖北三环锻压设备有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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