《一種用於玻璃生產線縱切機的新型控制系統》是中意凱盛（蚌埠）玻璃冷端機械有限公司於2014年8月11日申請的專利，該專利申請號：2014103924571，專利公布號：CN104140201A，專利公布日：2014年11月12日，發明人是：王昌華、郝立民、廖東平。
《一種用於玻璃生產線縱切機的新型控制系統》公開一種新型的縱切機控制系統，所述縱切機落刀、加油動作受繼電器控制，所述縱切機上安裝有數把刀具，所述的刀具速度位置由伺服電機控制，所述控制系統包括主控制器、人機界面、伺服電機驅動器，輸入輸出控制單元，主控制器的輸入端連線有上位機，輸出端連線有伺服電機驅動器以及輸入輸出控制單元，輸入輸出控制單元通過遠程I/O控制繼電器；主控器還和玻璃生產線上的橫切機、缺陷監測機以及斷板檢測機之間採用TCP/IP形式進行數據通訊。《一種用於玻璃生產線縱切機的新型控制系統》通過對縱切機多把刀具動作的控制，精確實現了縱切機的定位，同時，通過具有無線通訊功能，實現自動縱切機高精度差、省人力，節約板材的特點。
2021年8月16日，《一種用於玻璃生產線縱切機的新型控制系統》獲得安徽省第八屆專利獎金獎。
（概述圖為《一種用於玻璃生產線縱切機的新型控制系統》的摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種用於玻璃生產線縱切機的新型控制系統
- 公布號：CN104140201A
- 公布日：2014年11月12日
- 申請日：2014年8月11日
- 申請號：2014103924571
- 申請人：中意凱盛（蚌埠）玻璃冷端機械有限公司
- 地址：安徽省蚌埠市高新技術開發區嘉和路481號
- 發明人：王昌華、郝立民、廖東平
- Inc.Cl.：C03B33/037(2006.01)I
- 專利代理機構：安徽合肥華信智慧財產權代理有限公司
- 代理人：余成俊
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
玻璃冷端生產線上為了對玻璃帶進行縱向切割，需要玻璃縱切機，當前的浮法玻璃生產線一般都標配10把縱切刀具，2014年8月11日之前已有的半自動縱切機每把刀具上只有一個位置檢測模組，沒有電機，刀具的所有移動都是人工推動完成，此過程較為費力；當玻璃帶跑偏或改板時，需要推動縱刀移動並用捲尺測量出刀具之間的尺寸，由於人工測量存在誤差，因此切割的尺寸難以控制在要求的誤差範圍內，精度低；半自動縱切機不能和缺陷檢測機之間通信，即使加入通信裝置，半自動縱切機也不能根據缺陷檢測提供的缺陷位置，進行最佳化切割，難以提高板材的利用率和產品的質量；浮法玻璃經常在輥道上發生跑偏，這是由於浮法玻璃的生產工藝所決定的，是不能避免的，半自動縱切機在玻璃發生跑偏時不能跟隨玻璃移動，只能由人工觀察並調整，這就要求必須要求有人工值守在縱切機旁邊，耗費人力；總之，2014年8月11日之前的技術中的半自動縱切機需要人工移動刀具，浪費人力，由於不能自動移動，不能和缺陷檢測儀器及橫切機進行通信，不能實現最佳化切割，提高產品質量和成品率。
發明內容
專利目的
《一種用於玻璃生產線縱切機的新型控制系統》針對2014年8月11日之前已有半自動縱切機的缺陷和不足，提出一種一種新型的縱切機控制系統，解決2014年8月11日之前已有半自動縱切機精度差、浪費板材、耗費人力等缺點。
技術方案
一種新型的縱切機控制系統，所述縱切機落刀、加油動作受繼電器控制，所述縱切機上安裝有數把刀具，所述的刀具速度位置由伺服電機控制，所述控制系統包括主控制器，其特徵在於：還包括人機界面、伺服電機驅動器，輸入輸出控制單元，所述主控制器的輸入端連線有上位機，上位機和主控制器之間通過工業乙太網實現雙向通訊，所述主控制器的輸出端連線有伺服電機驅動器以及輸入輸出控制單元，所述主控制器和伺服電機驅動器之間通過高速驅動通訊接口DRIVE-CLiQ相互連線，所述主控制器和輸入輸出控制單元之間通過ProfibusDp匯流排實現雙向通訊，所述輸入輸出控制單元通過遠程I/O控制繼電器；所述的主控器還和玻璃生產線上的橫切機、缺陷監測機以及斷板檢測機之間採用TCP/IP形式進行數據通訊。
所述的主控制器為SimotionD425控制單元，內部集成CU320控制單元，所述CU320控制單元和SimotionD425控制單元之間通過ProfibusDp實現數據交換；
所述伺服電機驅動器為Sinamics S120，與主控制器Simotion D425之間通過高速驅動通訊接口DRIVE-CLiQ相互連線；所述西門子SinamicsS120採用模組化設計，包括控制單元模組、整流/回饋模組、電機模組、感測器模組和電機編碼器，各模組間通過高速驅動通訊接口DRIVE-CLiQ相互連線，所述伺服電機自帶編碼器，形成閉環控制系統，定位精度高。
所述人機界面為SIMATIC MP277面板，與主控制器SimotionD425之間通過工業乙太網連線，完成系統參數和切割參數的設定以及系統狀態的檢測任務；
所述輸入輸出控制單元為ET200M，和主控制器間SimotionD425通過ProfibusDp匯流排實現雙向通訊，完成對DI/DO的控制；
所述主控制器SimotionD425和缺陷檢測機、橫切機通過工業乙太網進行通信，採用TCP/IP的數據通訊形式，通過缺陷檢測機傳送過來的玻璃原板寬，拉邊寬度，玻璃跑偏等數據判斷縱切刀落刀的位置和跑偏跟蹤，通過橫切機傳送過來的切痕位置，實現上下游縱切刀切換時正好切換在橫切切痕上，不浪費板材。
改善效果
《一種用於玻璃生產線縱切機的新型控制系統》通過採用主控制器為SimotionD425以及人機界面對縱切機多把刀具的動作，精確實現了縱切機的定位，同時，通過與生產線上其它工具的無線通信，與配合實現了自動縱切機高精度差、省人力，節約板材的特點。
附圖說明
圖1為《一種用於玻璃生產線縱切機的新型控制系統》的結構框圖。
圖2為《一種用於玻璃生產線縱切機的新型控制系統》的原理框圖。
圖3為《一種用於玻璃生產線縱切機的新型控制系統》的TCP/IP的的通信流程圖。
技術領域
《一種用於玻璃生產線縱切機的新型控制系統》屬於玻璃生產線控制系統領域，具體涉及一種用於玻璃生產線的縱切機的控制系統。
權利要求
1.一種縱切機控制系統，所述縱切機落刀、加油動作受繼電器控制，所述縱切機上安裝有數把刀具，所述的刀具速度位置由伺服電機控制，所述控制系統包括主控制器，其特徵在於：還包括人機界面、伺服電機驅動器，輸入輸出控制單元，所述主控制器的輸入端連線有上位機，上位機和主控制器之間通過工業乙太網實現雙向通訊，所述主控制器的輸出端連線有伺服電機驅動器以及輸入輸出控制單元，所述主控制器和伺服電機驅動器之間通過高速驅動通訊接口DRIVE-CLiQ相互連線，所述主控制器和輸入輸出控制單元之間通過ProfibusDp匯流排實現雙向通訊，所述輸入輸出控制單元通過遠程I/O控制繼電器；所述的主控制器還和玻璃生產線上的橫切機、缺陷監測機以及斷板檢測機之間採用TCP/IP形式進行數據通訊。
2.根據權利要求1所述的一種縱切機控制系統，其特徵在於：所述主控制器為SimotionD425控制單元，內部集成CU320控制單元，所述CU320控制單元和SimotionD425控制單元之間通過ProfibusDp實現數據交換。
3.根據權利要求1所述的一種縱切機控制系統，其特徵在於：所述伺服電機驅動器為SinamicsS120，與主控制器SimotionD425之間通過高速驅動通訊接口DRIVE-CLiQ相互連線；所述SinamicsS120採用模組化設計，包括控制單元模組、整流/回饋模組、電機模組、感測器模組和電機編碼器，所述伺服電機自帶編碼器，形成閉環控制系統。
4.根據權利要求1所述的一種縱切機控制系統，其特徵在於：所述人機界面為SIMATICMP277面板，與主控制器SimotionD425之間通過工業乙太網連線，完成系統參數和切割參數的設定以及系統狀態的檢測任務。
5.根據權利要求1所述的一種縱切機控制系統，其特徵在於：所述輸入輸出控制單元為ET200M，和主控制器間SimotionD425通過ProfibusDp匯流排實現雙向通訊，完成對DI/DO的控制。
6.根據權利要求1所述的一種縱切機控制系統，其特徵在於：所述主控制器SimotionD425和缺陷檢測機、橫切機通過工業乙太網進行通信，採用TCP/IP的數據通訊形式。
實施方式
如圖1和圖2所示，一種新型的縱切機控制系統，所述縱切機落刀、加油動作受繼電器控制，所述縱切機上安裝有數把刀具，所述的刀具速度位置由伺服電機控制，所述控制系統包括主控制器，還包括人機界面、伺服電機驅動器，輸入輸出控制單元，所述主控制器的輸入端連線有上位機，上位機和主控制器之間通過工業乙太網實現雙向通訊，所述主控制器的輸出端連線有伺服電機驅動器以及輸入輸出控制單元，所述主控制器和伺服電機驅動器之間通過高速驅動通訊接口DRIVE-CLiQ相互連線，所述主控制器和輸入輸出控制單元之間通過ProfibusDp匯流排實現雙向通訊，所述輸入輸出控制單元通過遠程I/O控制繼電器；所述的主控器還和玻璃生產線上的橫切機、缺陷監測機以及斷板檢測機之間採用TCP/IP形式進行數據通訊。
所述的主控制器為SimotionD425控制單元，SimotionD425裡面集成了CU320，但是每個CU320最多只能控制6根軸，所以當多於6根軸的時候，就需要擴展額外CU320，《一種用於玻璃生產線縱切機的新型控制系統》需要10根軸，因此需要通過擴展一個CU320來控制4根軸。CU320通過ProfibusDp來實現和SimotionD425之間的數據交換。
所述伺服驅動器採用的是新一代的伺服驅動器SinamicsS120，伺服驅動器SinamicsS120具有模組化的設計，各模組間（包括控制單元模組、整流/回饋模組、電機模組、感測器模組和電機編碼器等）通過高速驅動通訊接口DRIVE-CLiQ相互連線，伺服驅動器驅動的伺服電機自帶編碼器，形成閉環控制系統，定位精度高；
所述人機界面是SIMATICMP277面板，與主控制器SimotionD425之間通過ProfibusDp形成的工業乙太網連線，完成系統參數和切割參數的設定以及系統狀態的檢測任務，此面板具有大螢幕、高亮度和高對比度的顯示屏，從而極大地最佳化了操作員控制和監視。與常規使用按鈕和指示燈來進行調速操作和監視相比，使用此人機界面可以直觀的操控整個全自動縱切機控制系統，更易於操作員操作和監視。
所述輸入輸出控制單元為ET200M，和主控制器間SimotionD425通過ProfibusDp匯流排實現雙向通訊，完成對DI/DO的控制；
所述主控制器SimotionD425和缺陷檢測機、橫切機通過工業乙太網進行通信，採用TCP/IP的數據通訊形式，通過缺陷檢測機傳送過來的玻璃原板寬，拉邊寬度，玻璃跑偏等數據判斷縱切刀落刀的位置和跑偏跟蹤，通過橫切機傳送過來的切痕位置，實現上下游縱切刀切換時正好切換在橫切切痕上，不浪費板材。
如圖3所示，所述TCP/IP協定是一組包括TCP協定和IP協定，UDP協定、ICMP協定和其他一些協定的協定組。TCP/IP協定基於OSI的七層參考模型構架，但只採用了其中的四層，根據傳輸層使用的協定不同，基於乙太網的TCP/IP通信分為TCP和UDP兩種。TCP（Transmission Control Protocol，傳輸控制協定）提供的是面向連線、可靠的位元組流服務。當客戶和伺服器彼此交換數據前，必須先在雙方之間建立一個TCP連線，之後才能傳輸數據。TCP提供逾時重發，丟棄重複數據，檢驗數據，流量控制等功能，保證數據能從一端傳到另一端。UDP（User Data Protocol，用戶數據報協定）是一個簡單的面向數據報的運輸層協定。UDP不提供可靠性，它只是把應用程式傳給IP層的數據報傳送出去，但是並不能保證它們能到達目的地。由於UDP在傳輸數據報前不用在客戶和伺服器之間建立一個連線，且沒有逾時重發等機制，故而傳輸速度很快。為保證通信雙方的可靠的無差錯的數據交換，本項目採用前者來建立連線。
在TCP/IP網路套用中，通信的兩個進程相互作用的主要模式是客戶機/伺服器（Client/Server）模式，即客戶端向伺服器發出請求，伺服器接收到請求後提供相應的服務。在本項目中，需要建立兩個TCP/IP連線，第一個TCP/IP連線是橫切機和全自動縱切機進行通信，橫切機作為伺服器，全自動縱切機作為客戶端，縱切機作為客戶端主動請求伺服器，判斷橫切切痕的位置，完成縱切機上下游的換刀，第二個TCP/IP連線是全自動縱切機和缺陷檢測之間的連線，全自動縱切機作為客戶端，缺陷檢測作為伺服器，縱切機請求缺陷檢測伺服器，完成讀取玻璃寬度、拉邊寬度、玻璃跑偏等數據的接收，並向伺服器傳送縱切刀的位置。
榮譽表彰
2021年8月16日，《一種用於玻璃生產線縱切機的新型控制系統》獲得安徽省第八屆專利獎金獎。
