本发明涉及一种锯床控制器，具体是一种金属带锯床控制电路。本发明采用的技术方案是：锯床控制器，包括开关电源模块、主电机继电器、冷却电机继电器、微控制单元和按键指示灯电路；开关电源模块连接于交流电源，开关电源模块将交流电转化为直流电，开关电源模块的直流输出端接入主电机继电器、冷却电机继电器和微控制单元；主电机继电器设置在主电机的供电电源线中，主电机继电器设有信号输入端，主电机继电器的信号输入端接收到信号线路传来的启动或关闭信号后，接通或断开主电机的供电电源线)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 113778016 A (43)申请公布日 2021.12.10 (21)申请号 3.3 (22)申请日 2021.09.02 (71)申请人 滕州市三合机械股份有限公司 地址 277500 山东省枣庄市滕州市益康大 道南路318号 (72)发明人 杨建洲乔健黄耀辉 (74)专利代理机构 济南泉城专利商标事务所 37218 代理人 崔振旺 (51)Int.Cl. G05B 19/19 (2006.01) 权利要求书2页 说明书4页 附图4页 (54)发明名称 锯床控制器 (57)摘要 本发明涉及一种锯床控制器，具体是一种金 属带锯床控制电路。本发明采用的技术方案是： 锯床控制器，包括开关电源模块、主电机继电器、 冷却电机继电器、微控制单元和按键指示灯电 路；开关电源模块连接于交流电源，开关电源模 块将交流电转化为直流电，开关电源模块的直流 输出端接入主电机继电器、冷却电机继电器和微 控制单元；主电机继电器设置在主电机的供电电 源线中，主电机继电器设有信号输入端，主电机 继电器的信号输入端接收到信号线路传来的启 动或关闭信号后，接通或断开主电机的供电电源 线/2页 1.一种锯床控制器，其特征是，包括开关电源模块、主电机继电器、冷却电机继电器、微 控制单元和按键指示灯电路； 所述开关电源模块连接于交流电源，开关电源模块将交流电转化为直流电，开关电源 模块的直流输出端接入主电机继电器、冷却电机继电器和微控制单元； 主电机继电器设置在主电机的供电电源线中，主电机继电器设有信号输入端，主电机 继电器的信号输入端接收到信号线路传来的启动或关闭信号后，接通或断开主电机的供电 电源线； 冷却电机继电器设置在冷却电机的供电电源线中，冷却电机继电器的信号线路接入微 控制单元的输出端，冷却电机继电器的信号输入端接收到信号线路传来的启动或关闭信号 后，接通或断开冷却电机的供电电源线；微控制单元设有信号输入端和信号输出端，信号输 入端接入按键指示灯电路，信号输出端通过信号线路接入主电机继电器和冷却电机继电 器。 2.依据权利要求1所述的锯床控制器，其特征是，在开关电源模块、主电机继电器和冷 却电机继电器的前端设有EMC抗干扰电路，EMC抗干扰电路接三相输入端，内部设有压敏电 阻、Y电容和X 电容，压敏电阻消除尖峰电压，Y电容和X 电容对系统脉冲干扰进行滤波。 3.依据权利要求1所述的锯床控制器，其特征是，还设有电流采样电路，电流采样电路 输入端接入交流电中，电流采样电路输出端接入微控制单元中，电流采样电路内置有电流 互感器和整形滤波元器件，电流互感器采集到的交流电生成感应电流信号输入到整形滤波 元器件中，通过整形滤波后转换成电压信号，电压信号输入微控制单元中，微控制单元中计 算当前电流值，并与微控制单元中内部设定值进行比较来判定是否过流，若持续10S处于过 流状态，即为过流，微控制单元向主电机继电器发出主电机停机信号。 4.依据权利要求1所述的锯床控制器，其特征是，所述按键指示灯电路设有多个按钮输 入和多个反馈信号指示灯，按钮输入输入包括主电机运行按钮、主电机停止按钮、冷却电机 运行按钮和急停按钮，上述按钮分别接入微控制单元的输入端；所述反馈信号指示灯为多 个，分别接入微控制单元的输出端。 5.依据权利要求4所述的锯床控制器，其特征是，反馈信号指示灯为至少四组，包括主 电机运行指示灯D1、主电机运行指示灯D3，冷却电机运行指示灯D4、冷却电机运行D5，主电 机运行指示灯D1、主电机运行指示灯D3，冷却电机运行指示灯D4、冷却电机运行D5并联，阳 极接入微控制单元的输出端，主电机运行按钮、主电机停止按钮、冷却电机运行按钮并联， 并联后的指示灯阴极端接入并联的上述按钮。 6.依据权利要求1所述的锯床控制器，其特征是，电源模块电路内设有AC380V交流转 DC24V转化模块和DC24V转换DC3.3V模块，DC3.3V模块为微控制单元、按键、指示灯供电。 7.依据权利要求1所述的锯床控制器，其特征是，冷却电机继电器为中间继电器，与微 控制单元之间设有驱动电路，驱动电路包括与微控制单元的输出端串联电阻R6、指示灯D3、 NPN三极管Q2的B基极，NPN三极管Q2的C集电极并联指示灯D2和中间继电器后连接于直流 24V正极，NPN三极管Q2的B基极连接电阻7后与NPN三极管Q2的E发射极同时接地设置。 8.依据权利要求1所述的锯床控制器，其特征是，主电机继电器为固态继电器，三项 AC380V分别接入固态继电器的电源输入端，固态继电器的电源输出端接入主电机，固态继 电器的信号输入端接入NPN三极管Q1的C集电极，NPN三极管Q1的B基极串联指示灯D1、电阻 2 2 CN 113778016 A 权利要求书 2/2页 R4后接入微控制器的输出端，NPN三极管Q1的E发射极和B基极串联电阻R5后同时接地设置。 3 3 CN 113778016 A 说明书 1/4页 锯床控制器 技术领域 [0001] 本发明涉及一种锯床控制器，具体是一种金属带锯床控制电路。 背景技术 [0002] 传统的锯床行业控制器是采用控制柜方式，利用空气开关，交流接触器，热过载继 电器，中间继电器，交流变压器，电气开关，指示灯等控制器件来设计。主要实现对锯床电机 起停控制、正反切换控制等操作，空气开关主要是在异常情况下保护输入电源，交流接触器 控制三相电源通断启停电机和正反切换电机控制，热过载继电器保护电机过载或过流，中 间继电器，交流变压器，电气开关，指示灯等辅助对交流接触器和电机的控制。 [0003] 传统锯床控制的存在诸多缺陷，采用控制柜的设计方式占用体积大，电路接线复 杂，误接的可能性较大，增加了调试和测试的时间和难度；交流接触器和电气开关都是机械 式闭合和断开，易产生噪音和电火花，热过载继电器存在重复工作性能差，遇到大电流过 载或短路故障后不能再次使用，而且存在调整误差大、易受环境和温度的影响误动等问题。 发明内容 [0004] 本发明提供一种锯床控制器，解决原有控制器体积大、线路复杂以及使用故障率 高的问题。 [0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：锯床控制器，包括开关电源模块、主 电机继电器、冷却电机继电器、微控制单元和按键指示灯电路； 所述开关电源模块连接于交流电源，开关电源模块将交流电转化为直流电，开关 电源模块的直流输出端接入主电机继电器、冷却电机继电器和微控制单元； 主电机继电器设置在主电机的供电电源线中，主电机继电器设有信号输入端，主 电机继电器的信号输入端接收到信号线路传来的启动或关闭信号后，接通或断开主电机的 供电电源线； 冷却电机继电器设置在冷却电机的供电电源线中，冷却电机继电器的信号线路接 入微控制单元的输出端，冷却电机继电器的信号输入端接收到信号线路传来的启动或关闭 信号后，接通或断开冷却电机的供电电源线；微控制单元设有信号输入端和信号输出端，信 号输入端接入按键指示灯电路，信号输出端通过信号线路接入主电机继电器和冷却电机继 电器。 [0006] 作为优选，在开关电源模块、主电机继电器和冷却电机继电器的前端设有EMC抗干 扰电路，EMC抗干扰电路接三相输入端，内部设有压敏电阻、Y电容和X 电容，压敏电阻消除 尖峰电压，Y电容和X 电容对系统脉冲干扰进行滤波。 [0007] 作为优选，还设有电流采样电路，电流采样电路输入端接入交流电中，电流采样电 路输出端接入微控制单元中，电流采样电路内置有电流互感器和整形滤波元器件，电流互 感器采集到的交流电生成感应电流信号输入到整形滤波元器件中，通过整形滤波后转换成 电压信号，电压信号输入微控制单元中，微控制单元中计算当前电流值，并与微控制单元中 4 4 CN 113778016 A 说明书 2/4页 内部设定值进行比较来判定是否过流，若持续10S处于过流状态，即为过流，微控制单元向 主电机继电器发出主电机停机信号。 [0008] 作为优选，所述按键指示灯电路设有多个按钮输入和多个反馈信号指示灯，按钮 输入输入包括主电机运行按钮、主电机停止按钮、冷却电机运行按钮和急停按钮，上述按钮 分别接入微控制单元的输入端；所述反馈信号指示灯为多个，分别接入微控制单元的输出 端。 [0009] 进一步的优选，反馈信号指示灯为至少四组，包括主电机运行指示灯D1、主电机运 行指示灯D3，冷却电机运行指示灯D4、冷却电机运行D5，主电机运行指示灯D1、主电机运行 指示灯D3，冷却电机运行指示灯D4、冷却电机运行D5并联，阳极接入微控制单元的输出端， 主电机运行按钮、主电机停止按钮、冷却电机运行按钮并联，并联后的指示灯阴极端接入并 联的上述按钮。 [0010] 作为优选，电源模块电路内设有AC380V交流转DC24V转化模块和DC24V转换DC3.3V 模块，DC3.3V模块为微控制单元、按键、指示灯供电。 [0011] 作为优选，冷却电机继电器为中间继电器，与微控制单元之间设有驱动电路，驱动 电路包括与微控制单元的输出端串联电阻R6、指示灯D3、NPN三极管Q2的B基极，NPN三极管 Q2的C集电极并联指示灯D2和中间继电器后连接于直流24V正极，NPN三极管Q2的B基极连接 电阻7后与NPN三极管Q2的E发射极同时接地设置。 [0012] 作为优选，主电机继电器为固态继电器，三项AC380V分别接入固态继电器的电源 输入端，固态继电器的电源输出端接入主电机，固态继电器的信号输入端接入NPN三极管Q1 的C集电极，NPN三极管Q1的B基极串联指示灯D1、电阻R4后接入微控制器的输出端，NPN三极 管Q1的E发射极和B基极串联电阻R5后同时接地设置。 [0013] 本发明的锯床控制器结构相对比较简单、使用中间噪音小，控制器结构体积小、控制反应速 度快，内部电路保护到位，性能安全可靠。 [0014] 在出现异常大电流情况下能快速响应过流信号，及时封锁电机驱动信号，能起 到更好的保护作用，有效地消除了目前行业当中锯床控制器体积大，接线复杂等问题，提升 了产品质量。 [0015] 本发明采用集成电路板加塑胶外壳的组合的方式，把原有占据空间大的交流接触 器改为固态继电器，热过载继电器改为电流互感器，交流变压器改为开关电源模块，电气开 关和指示灯改为由MCU加低压电子元器件组成控制电路，然后一同集成到电路板上。再把电 路板安装在塑胶外壳内部，操作界面至于塑胶外壳表面，由电路板上的触点按键和指示灯 来操作使用。操作及可维护性明显提升。 附图说明 [0016] 图1是本发明控制器的电路连接关系图， 图2是本发明控制器中的开关电源模块电路AC380V交流转DC24V模块， 图3是本发明控制器中的开关电源模块电路DC24V转换DC3.3V模块， 图4是本发明控制器中的主电机继电器和驱动电路间的连接关系图， 图5是本发明控制器中的中间继电器内驱动电路的连接关系图， 图6是本发明控制器中的电流采样电路， 5 5 CN 113778016 A 说明书 3/4页 图7是本发明控制器中的按键指示灯电路， 图8是本发明控制器中的微控制单元接线图。 具体实施方式 [0017] 下面对本发明的详细的细节内容进行进一步的说明： 本发明锯床控制器是一种基于微控制单元设计的电路控制装置。 [0018] 本发明控制器结构如图1所示，包括开关电源模块、主电机继电器、冷却电机继电 器、微控制单元、电流采样电路和按键指示灯电路； 对各电路模块的连接关系进行说明，如图1所示，开关电源模块连接于交流电源， 开关电源模块将交流电转化为直流电，开关电源模块的直流输出端接入主电机继电器、冷 却电机继电器和微控制单元。 [0019] 主电机继电器设置在主电机的供电电源线中，主电机继电器设有信号输入端，主 电机继电器的信号输入端接收到信号线路传来的启动或关闭信号后，接通或断开主电机的 供电电源线] 冷却电机继电器设置在冷却电机的供电电源线中，冷却电机继电器的信号线路接 入微控制单元的输出端，冷却电机继电器的信号输入端接收到信号线路传来的启动或关闭 信号后，接通或断开冷却电机的供电电源线；微控制单元设有信号输入端和信号输出端，信 号输入端接入按键指示灯电路，信号输出端通过信号线路接入主电机继电器和冷却电机继 电器。 [0021] 除上述电路模模块，在开关电源模块、主电机继电器和冷却电机继电器的前端设 有EMC抗干扰电路，EMC抗干扰电路接三相输入端，内部设有压敏电阻、Y电容和X 电容，压敏 电阻消除尖峰电压，Y电容和X 电容对系统脉冲干扰进行滤波，固态继电器和开关电源模块 内部分别自带EMC抗干扰电路。 [0022] 为了对控制器输入控制信息及得到控制器控制电机运行反馈状态，设置了按键指 示灯电路，如图7所示，按键指示灯电路设有多个按钮输入和多个反馈信号指示灯，按钮输 入输入包括主电机运行按钮、主电机停止按钮、冷却电机运行按钮和急停按钮，上述按钮分 别接入微控制单元的输入端；所述反馈信号指示灯为多个，分别接入微控制单元的输出端。 [0023] 反馈信号指示灯为多个，包括主电机运行指示灯D1、主电机运行指示灯D3，冷却电 机运行指示灯D4、冷却电机运行D5，主电机运行指示灯D1、主电机运行指示灯D3，冷却电机 运行指示灯D4、冷却电机运行D5并联，阳极接入微控制单元的输出端，主电机运行按钮、主 电机停止按钮、冷却电机运行按钮并联，并联后的指示灯阴极端接入并联的上述按钮。 [0024] 急停控制，如图7当面板急停按钮按下时，JT信号变成低电平，JJTT信号也随之变 成低电平，输入到微控制单元的IO口产生急停信号，停机，指示灯D6慢速闪烁；当面板急停 按钮恢复时JT信号变成高电平，JJTT信号也随之变成高电平，输入到微控制单元的IO口恢 复正常工作状态。 [0025] 电锯主电机控制，如图7当主电机运行按钮按下主电机运行，指示灯D1亮，指示灯 D3灭；当主电机停止按钮按下主电机停止，指示灯D3亮，指示灯D1灭；当冷却电机运行按钮 按下冷却电机运行，指示灯D4亮，指示灯D5灭；当冷却电机运行按钮再次按下冷却电机运 行，指示灯D5亮，指示灯D4灭；当面板急停按键按下时，指示灯D3和D5慢速闪烁；当产生过流 6 6 CN 113778016 A 说明书 4/4页 信号时，指示灯D3和D5快速闪烁。 [0026] 对各电路模块进行详细说明， 如图2和图3的开关电源模块，工厂中使用的常规电压为交流380V或220V市电，控 制电路中的元器件为直流低电压，所以要专门对工厂中使用的交流电进行变压，高压变 低压。电源模块电路内设有AC380V交流转DC24V转化模块和DC24V转换DC3.3V模块。 [0027] 如图2所示，AC380V交流转DC24V转化模块的额定输入电压AC380V，输入电压范围 AC85 5~ 00V，输出电压DC24V。DC24V给固态继电器、中间继电器、外围开关使用。 [0028] 如图3所示，DC24V转换DC3.3V模块使用XL1509‑3.3V电源降压芯片，转换成DC3.3V 给微控制单元、按键、指示灯等使用。 [0029] 对锯床的主电机及冷却电机的启动控制电路进行说明，如图5所示的冷却电机继 电器及驱动电路结构。冷却电机继电器为中间继电器，与微控制单元之间设有驱动电路，驱 动电路包括与微控制单元的输出端串联电阻R6、指示灯D3、NPN三极管Q2的B基极，NPN三极 管Q2的C集电极并联指示灯D2和中间继电器后连接于直流24V正极，NPN三极管Q2的B基极连 接电阻7后与NPN三极管Q2的E发射极同时接地设置。 [0030] 如图4所示的主电机继电器及其驱动电路，主电机继电器为固态继电器，三项 AC380V分别接入固态继电器的电源输入端，固态继电器的电源输出端接入主电机，固态继 电器的信号输入端接入NPN三极管Q1的C集电极，NPN三极管Q1的B基极串联指示灯D1、电阻 R4后接入微控制器的输出端，NPN三极管Q1的E发射极和B基极串联电阻R5后同时接地设置。 [0031] 如图4所示，当主电机运行按钮按下，微控制单元的RS引脚产生高电平信号，通过 二极管D1使NPN三极管Q1导通，触发固态继电器接通，主电机运行；当主电机停止按钮按下 微控制单元的RS引脚恢复低电平信号，通过二极管D1使NPN三极管Q1截止，固态继电器恢复 断开状态，主电机停止。 [0032] 为了尽最大可能避免主电机过流导致的故障，设置了电流采样电路，如图6所示，电流采样电 路输入端接入交流电中，电流采样电路输出端接入微控制单元中，电流采样电路内置有电 流互感器和整形滤波元器件，电流互感器采集到的交流电生成感应电流信号输入到整形滤 波元器件中，通过整形滤波后转换成电压信号，电压信号输入微控制单元中，微控制单元中 计算当前电流值，并与微控制单元中内部设定值进行比较来判定是否过流，若持续10S处于 过流状态，即为过流，微控制单元向主电机继电器发出主电机停机信号。 [0033] 微控制单元的输入输出引脚如图8所示，微控制单元通过输入输出引脚与上述各 电路模块相连，对按键输入信号处理好输出给驱动电路，达到控制主电机和冷却电机电机 的目的，相比传统的电器设备体积小，制造及使用更方便。 [0034] 本发明的实施方案构造简洁、噪音小、体积小、反应快、安全可靠，在出现异常大电 流情况下能快速响应过流信号，及时封锁电机驱动信号，能起到更好的保护作用，有效地 消除了目前行业当中体积大，接线复杂等问题，产品质量也能得到保证。 7 7 CN 113778016 A 说明书附图 1/4页 图1 图2 8 8 CN 113778016 A 说明书附图 2/4页 图3 图4 9 9 CN 113778016 A 说明书附图 3/4页 图5 图6 10 10 CN 113778016 A 说明书附图 4/4页 图7 图8 11 11
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