一种用于玻璃生产线纵切机的新型控制系统

《一种用于玻璃生产线纵切机的新型控制系统》属于玻璃生产线控制系统领域，具体涉及一种用于玻璃生产线的纵切机的控制系统。

玻璃冷端生产线上为了对玻璃带进行纵向切割，需要玻璃纵切机，当前的浮法玻璃生产线一般都标配10把纵切刀具，2014年8月11日之前已有的半自动纵切机每把刀具上只有一个位置检测模块，没有电机，刀具的所有移动都是人工推动完成，此过程较为费力；当玻璃带跑偏或改板时，需要推动纵刀移动并用卷尺测量出刀具之间的尺寸，由于人工测量存在误差，因此切割的尺寸难以控制在要求的误差范围内，精度低；半自动纵切机不能和缺陷检测机之间通信，即使加入通信装置，半自动纵切机也不能根据缺陷检测提供的缺陷位置，进行优化切割，难以提高板材的利用率和产品的质量；浮法玻璃经常在辊道上发生跑偏，这是由于浮法玻璃的生产工艺所决定的，是不能避免的，半自动纵切机在玻璃发生跑偏时不能跟随玻璃移动，只能由人工观察并调整，这就要求必须要求有人工值守在纵切机旁边，耗费人力；总之，2014年8月11日之前的技术中的半自动纵切机需要人工移动刀具，浪费人力，由于不能自动移动，不能和缺陷检测仪器及横切机进行通信，不能实现优化切割，提高产品质量和成品率。

图1为《一种用于玻璃生产线纵切机的新型控制系统》的结构框图。

图2为《一种用于玻璃生产线纵切机的新型控制系统》的原理框图。

图3为《一种用于玻璃生产线纵切机的新型控制系统》的TCP/IP的的通信流程图。

2021年8月16日，《一种用于玻璃生产线纵切机的新型控制系统》获得安徽省第八届专利奖金奖。

如图1和图2所示，一种新型的纵切机控制系统，所述纵切机落刀、加油动作受继电器控制，所述纵切机上安装有数把刀具，所述的刀具速度位置由伺服电机控制，所述控制系统包括主控制器，还包括人机界面、伺服电机驱动器，输入输出控制单元，所述主控制器的输入端连接有上位机，上位机和主控制器之间通过工业以太网实现双向通讯，所述主控制器的输出端连接有伺服电机驱动器以及输入输出控制单元，所述主控制器和伺服电机驱动器之间通过高速驱动通讯接口DRIVE-CLiQ相互连接，所述主控制器和输入输出控制单元之间通过ProfibusDp总线实现双向通讯，所述输入输出控制单元通过远程I/O控制继电器；所述的主控器还和玻璃生产线上的横切机、缺陷监测机以及断板检测机之间采用TCP/IP形式进行数据通讯。

所述的主控制器为SimotionD425控制单元，SimotionD425里面集成了CU320，但是每个CU320最多只能控制6根轴，所以当多于6根轴的时候，就需要扩展额外CU320，《一种用于玻璃生产线纵切机的新型控制系统》需要10根轴，因此需要通过扩展一个CU320来控制4根轴。CU320通过ProfibusDp来实现和SimotionD425之间的数据交换。

所述伺服驱动器采用的是新一代的伺服驱动器SinamicsS120，伺服驱动器SinamicsS120具有模块化的设计，各模块间（包括控制单元模块、整流/回馈模块、电机模块、传感器模块和电机编码器等）通过高速驱动通讯接口DRIVE-CLiQ相互连接，伺服驱动器驱动的伺服电机自带编码器，形成闭环控制系统，定位精度高；

所述人机界面是SIMATICMP277面板，与主控制器SimotionD425之间通过ProfibusDp形成的工业以太网连接，完成系统参数和切割参数的设置以及系统状态的检测任务，此面板具有大屏幕、高亮度和高对比度的显示屏，从而极大地优化了操作员控制和监视。与常规使用按钮和指示灯来进行调速操作和监视相比，使用此人机界面可以直观的操控整个全自动纵切机控制系统，更易于操作员操作和监视。

所述输入输出控制单元为ET200M，和主控制器间SimotionD425通过ProfibusDp总线实现双向通讯，完成对DI/DO的控制；

所述主控制器SimotionD425和缺陷检测机、横切机通过工业以太网进行通信，采用TCP/IP的数据通讯形式，通过缺陷检测机传送过来的玻璃原板宽，拉边宽度，玻璃跑偏等数据判断纵切刀落刀的位置和跑偏跟踪，通过横切机传送过来的切痕位置，实现上下游纵切刀切换时正好切换在横切切痕上，不浪费板材。

如图3所示，所述TCP/IP协议是一组包括TCP协议和IP协议，UDP协议、ICMP协议和其他一些协议的协议组。TCP/IP协议基于OSI的七层参考模型构架，但只采用了其中的四层，根据传输层使用的协议不同，基于以太网的TCP/IP通信分为TCP和UDP两种。TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）提供的是面向连接、可靠的字节流服务。当客户和服务器彼此交换数据前，必须先在双方之间建立一个TCP连接，之后才能传输数据。TCP提供超时重发，丢弃重复数据，检验数据，流量控制等功能，保证数据能从一端传到另一端。UDP（User Data Protocol，用户数据报协议）是一个简单的面向数据报的运输层协议。UDP不提供可靠性，它只是把应用程序传给IP层的数据报发送出去，但是并不能保证它们能到达目的地。由于UDP在传输数据报前不用在客户和服务器之间建立一个连接，且没有超时重发等机制，故而传输速度很快。为保证通信双方的可靠的无差错的数据交换，本项目采用前者来建立连接。

在TCP/IP网络应用中，通信的两个进程相互作用的主要模式是客户机/服务器（Client/Server）模式，即客户端向服务器发出请求，服务器接收到请求后提供相应的服务。在本项目中，需要建立两个TCP/IP连接，第一个TCP/IP连接是横切机和全自动纵切机进行通信，横切机作为服务器，全自动纵切机作为客户端，纵切机作为客户端主动请求服务器，判断横切切痕的位置，完成纵切机上下游的换刀，第二个TCP/IP连接是全自动纵切机和缺陷检测之间的连接，全自动纵切机作为客户端，缺陷检测作为服务器，纵切机请求缺陷检测服务器，完成读取玻璃宽度、拉边宽度、玻璃跑偏等数据的接收，并向服务器传送纵切刀的位置。

一种用于玻璃生产线纵切机的新型控制系统专利目的

《一种用于玻璃生产线纵切机的新型控制系统》针对2014年8月11日之前已有半自动纵切机的缺陷和不足，提出一种一种新型的纵切机控制系统，解决2014年8月11日之前已有半自动纵切机精度差、浪费板材、耗费人力等缺点。

一种用于玻璃生产线纵切机的新型控制系统技术方案

一种新型的纵切机控制系统，所述纵切机落刀、加油动作受继电器控制，所述纵切机上安装有数把刀具，所述的刀具速度位置由伺服电机控制，所述控制系统包括主控制器，其特征在于：还包括人机界面、伺服电机驱动器，输入输出控制单元，所述主控制器的输入端连接有上位机，上位机和主控制器之间通过工业以太网实现双向通讯，所述主控制器的输出端连接有伺服电机驱动器以及输入输出控制单元，所述主控制器和伺服电机驱动器之间通过高速驱动通讯接口DRIVE-CLiQ相互连接，所述主控制器和输入输出控制单元之间通过ProfibusDp总线实现双向通讯，所述输入输出控制单元通过远程I/O控制继电器；所述的主控器还和玻璃生产线上的横切机、缺陷监测机以及断板检测机之间采用TCP/IP形式进行数据通讯。

所述的主控制器为SimotionD425控制单元，内部集成CU320控制单元，所述CU320控制单元和SimotionD425控制单元之间通过ProfibusDp实现数据交换；

所述伺服电机驱动器为Sinamics S120，与主控制器Simotion D425之间通过高速驱动通讯接口DRIVE-CLiQ相互连接；所述西门子SinamicsS120采用模块化设计，包括控制单元模块、整流/回馈模块、电机模块、传感器模块和电机编码器，各模块间通过高速驱动通讯接口DRIVE-CLiQ相互连接，所述伺服电机自带编码器，形成闭环控制系统，定位精度高。

所述人机界面为SIMATIC MP277面板，与主控制器SimotionD425之间通过工业以太网连接，完成系统参数和切割参数的设置以及系统状态的检测任务；

所述输入输出控制单元为ET200M，和主控制器间SimotionD425通过ProfibusDp总线实现双向通讯，完成对DI/DO的控制；

所述主控制器SimotionD425和缺陷检测机、横切机通过工业以太网进行通信，采用TCP/IP的数据通讯形式，通过缺陷检测机传送过来的玻璃原板宽，拉边宽度，玻璃跑偏等数据判断纵切刀落刀的位置和跑偏跟踪，通过横切机传送过来的切痕位置，实现上下游纵切刀切换时正好切换在横切切痕上，不浪费板材。

一种用于玻璃生产线纵切机的新型控制系统改善效果

《一种用于玻璃生产线纵切机的新型控制系统》通过采用主控制器为SimotionD425以及人机界面对纵切机多把刀具的动作，精确实现了纵切机的定位，同时，通过与生产线上其它工具的无线通信，与配合实现了自动纵切机高精度差、省人力，节约板材的特点。

1.一种纵切机控制系统，所述纵切机落刀、加油动作受继电器控制，所述纵切机上安装有数把刀具，所述的刀具速度位置由伺服电机控制，所述控制系统包括主控制器，其特征在于：还包括人机界面、伺服电机驱动器，输入输出控制单元，所述主控制器的输入端连接有上位机，上位机和主控制器之间通过工业以太网实现双向通讯，所述主控制器的输出端连接有伺服电机驱动器以及输入输出控制单元，所述主控制器和伺服电机驱动器之间通过高速驱动通讯接口DRIVE-CLiQ相互连接，所述主控制器和输入输出控制单元之间通过ProfibusDp总线实现双向通讯，所述输入输出控制单元通过远程I/O控制继电器；所述的主控制器还和玻璃生产线上的横切机、缺陷监测机以及断板检测机之间采用TCP/IP形式进行数据通讯。

2.根据权利要求1所述的一种纵切机控制系统，其特征在于：所述主控制器为SimotionD425控制单元，内部集成CU320控制单元，所述CU320控制单元和SimotionD425控制单元之间通过ProfibusDp实现数据交换。

3.根据权利要求1所述的一种纵切机控制系统，其特征在于：所述伺服电机驱动器为SinamicsS120，与主控制器SimotionD425之间通过高速驱动通讯接口DRIVE-CLiQ相互连接；所述SinamicsS120采用模块化设计，包括控制单元模块、整流/回馈模块、电机模块、传感器模块和电机编码器，所述伺服电机自带编码器，形成闭环控制系统。

4.根据权利要求1所述的一种纵切机控制系统，其特征在于：所述人机界面为SIMATICMP277面板，与主控制器SimotionD425之间通过工业以太网连接，完成系统参数和切割参数的设置以及系统状态的检测任务。

5.根据权利要求1所述的一种纵切机控制系统，其特征在于：所述输入输出控制单元为ET200M，和主控制器间SimotionD425通过ProfibusDp总线实现双向通讯，完成对DI/DO的控制。

6.根据权利要求1所述的一种纵切机控制系统，其特征在于：所述主控制器SimotionD425和缺陷检测机、横切机通过工业以太网进行通信，采用TCP/IP的数据通讯形式。