組合式機床電氣控制設計

　　組合式機床電氣控制設計，是小編為大家精心整理的關(guān)機床電氣控制設計的論文，歡迎各位機電一體化的同學(xué)閱讀!

　　【摘 要】本文闡述了組合式機床相關(guān)知識和PLC的相關(guān)概念，論證了組合式機床電氣設計的基本理論和過(guò)程，并結合PLC編程程序來(lái)進(jìn)行設計。

　　【關(guān)鍵字】組合式機床;電氣設計;PLC編程

　　1、組合式機床的相關(guān)知識

　　1.1組合式機床的概念

　　組合式機床是集機電于一體的、自動(dòng)化程度較高的成套技術(shù)裝備，它是由一些通用部件及少量的專(zhuān)用部件組成的自動(dòng)化或者半自動(dòng)化的專(zhuān)用機床。它的特征是高效率、高質(zhì)量、低成本、經(jīng)濟實(shí)用，因而被廣泛應用于工程機械、交通、能源、輕工業(yè)等行業(yè)。

　　1.2組合式機床的加工方式

　　組合式機床加工方式一般為多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工，它的生產(chǎn)效率是通用機床的幾倍甚至幾十倍。組合式機床一般用來(lái)加工箱體類(lèi)或形狀特殊的零件，基本上加工物固定不動(dòng)，由刀具的各方位的旋轉以及刀具與工件的相對運動(dòng)來(lái)實(shí)現鉆孔、擴孔、鉸孔、銑削平面、切削內外螺紋等工序。

　　隨著(zhù)技術(shù)日臻成熟，出現了一種新型的組合式機床，它利用原有的繼電接觸式控制電路加上PLC控制系統，來(lái)完成多位主軸箱、可換主軸箱等的自動(dòng)更換，達到任意改變工作循環(huán)控制和驅動(dòng)系統的目的。

　　2、可編程控制器及應用

　　2.1可編程控制器(PLC)概述

　　PLC是一種專(zhuān)門(mén)在工業(yè)環(huán)境下產(chǎn)生的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，在其內部進(jìn)行存儲和執行邏輯運算、順序運算、計時(shí)、計數和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過(guò)數字信號或模擬信號來(lái)進(jìn)行輸入和輸出，從而控制各種類(lèi)型的機械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC還有一些相關(guān)的外圍設備與其配合，形成一個(gè)整體，這樣易于功能性的擴展。

　　2.2有關(guān)組合式機床的電氣控制設計的實(shí)現方式

　　組合式機床的電氣控制，理論上講，可以采用繼電接觸式電氣控制系統、單片機控制系統和PLC控制系統來(lái)實(shí)現。但PLC控制系統是實(shí)際工程中比較經(jīng)濟、有效、性能優(yōu)越的控制方案。下面做以簡(jiǎn)單的比較：

　　(1) 控制邏輯 繼電接觸式控制系統采用線(xiàn)路的串聯(lián)、并聯(lián)以及串并聯(lián)的硬接線(xiàn)邏輯，它的連線(xiàn)復雜、體積大、功耗大，不易改革，所以在靈活性和擴展性存在缺陷;而PLC采用邏輯存儲，它只有輸入端和輸出端的外圍設備需要線(xiàn)路連線(xiàn)，邏輯控制是由程序來(lái)完成并存儲在PLC的內存當中，改變程序就可以改變邏輯控制，所以PLC的靈活性和擴展性更強。

　　(2) 控制速度 繼電器接觸式控制系統的是根據觸點(diǎn)的動(dòng)作來(lái)實(shí)現的，工作頻率低，繼電器越多，反應的速度越慢，還容易出現觸點(diǎn)抖動(dòng)和拉弧問(wèn)題;而PLC是由指令控制電路來(lái)實(shí)現，速度快，并且PLC內部有嚴格的同步，不會(huì )出現抖動(dòng)和拉弧問(wèn)題。

　　(3) 定時(shí)控制和計數控制 繼電接觸式控制系統利用時(shí)間繼電器的延時(shí)來(lái)進(jìn)行定時(shí)控制，它本身精度不高，受環(huán)境影響大，還有一些結構復雜的時(shí)間繼電器，使維護難度加大;而PLC使用集成電路作為定時(shí)器，時(shí)基脈沖由晶體震蕩器產(chǎn)生，精度相當高并且定時(shí)時(shí)間長(cháng)、范圍廣。

　　(4) 可靠性和維護性 繼電接觸式控制系統機械觸點(diǎn)多，連線(xiàn)也多，觸點(diǎn)容易受損，造成可靠性和維護性差。PLC采用微電子技術(shù)，配有自檢和監控功能，不但可靠性得到保證，還可以診斷出自身的故障并隨時(shí)顯示，以及能動(dòng)態(tài)的監視控制程序的執行情況，為現場(chǎng)調試和維護提供了方便。

　　3、結合PLC系統的電氣控制的設計

　　3.1設計原則

　　利用繼電接觸式和PLC控制系統相結合的方法，會(huì )對設計產(chǎn)生事半功倍的效果。PLC的硬、軟件再配以繼電接觸式的控制系統，不但能完善機床電氣設備控制系統的設計，更能對控制線(xiàn)路進(jìn)行準確地分析和精準地維護。

　　設計的繼電接觸式控制系統和PLC控制系統，應同時(shí)遵循以下基本原則：(1)最大限度地滿(mǎn)足被控制對象的控制要求，包括功能要求、性能要求;(2)在滿(mǎn)足控制要求的前提下，力求控制系統簡(jiǎn)單、經(jīng)濟、節約能源;(3)力求控制系統安全、可靠、使用與維修方便。

　　3.2電氣控制設計的流程

　　根據控制對象的用途、基本結構、運動(dòng)形式、工藝過(guò)程、工作環(huán)境和控制要求，確定控制方案;繪制組合機床的電氣原理圖、控制系統的PLC I/O接線(xiàn)圖和梯形圖，寫(xiě)出指令程序清單;選擇電器元件，列出電器元件明細表。

　　4、組合式加工機床設計舉例

　　我們以一個(gè)組合式加工機床中的電氣柜為例，簡(jiǎn)要介紹一下：

　　此電氣柜主要的電子設備主要有：LG變頻器(兩個(gè))，歐姆龍某款可編程邏輯控制器(PLC)一個(gè)。變頻器：其中一個(gè)為容量18.5kw的變頻器進(jìn)行主軸的控制，一個(gè)容量為5.5kW的變頻器來(lái)控制主軸箱的走刀電機和快速電機以及立柱行走電機的控制。

　　4.1變頻器參數調整

　　LG變頻器根據需要設置分為“功能組1、功能組2、驅動(dòng)組、輸入/輸出組(I/O組)、選項組、外部組、應用組”，將這七組參數設置成出廠(chǎng)時(shí)的默認數據，并且提供相關(guān)功能，方便需求不同而進(jìn)行調整。

　　4.2變頻器基本參數的設置

　　LG變頻器是組合式數控加工機床電氣控制系統的核心部件，它決定著(zhù)組合式數控加工機床的工作性能，在設置變頻器的基本參數時(shí)，應該首先對參考變頻器的型號來(lái)對電機功率進(jìn)行設置和選擇。

　　4.3特定功能的應用

　　組合式加工機床中立柱的傳動(dòng)軸和主軸箱的傳動(dòng)軸是不同的，在工作中，為了實(shí)現電機對不同的傳動(dòng)軸的選擇，來(lái)滿(mǎn)足工作需要，所以要通過(guò)對第二電機進(jìn)行參數設置，來(lái)進(jìn)行控制。

　　第二參數功能具體的配置和使用方法如下：首先任意選擇一個(gè)多功能端口，設置對應的I/O參數，并保持端口在激活狀態(tài)，然后啟用第二電機功能操作。在對參數進(jìn)行設置時(shí)，具體包括：“第二電機加速時(shí)間、減速時(shí)間、轉折頻率、電壓、頻率方式、第二電機正轉矩補償、第二電機反轉矩補償、電子熱保護等級(一分鐘)、電子熱保護等級(連續)、第二電機額定電機電流”。

　　4.4其他設置

　　在操作站與組合式加工機床的電器柜之間的傳輸方式設置為總線(xiàn)式，并且使用插頭連接手控操作站、床身分線(xiàn)盒和控制柜，這樣可以減少大量的控制電纜數量，方便工作人員進(jìn)行維修和移動(dòng)。電器柜的柜門(mén)上設置了電源ON/OFF按鈕，用于電源的開(kāi)關(guān)控制，還有兩個(gè)電機轉速顯示表，方便工作人員對主回路電源進(jìn)行控制。在電器柜的內部，通過(guò)設置空氣開(kāi)關(guān)、變壓器、繼電器以及接觸器等大量電氣設備進(jìn)行多級保護。

　　5、總結

　　可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應于現代工業(yè)的需要。從控制規模上來(lái)說(shuō)，這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機和超小型機;從控制能力上來(lái)說(shuō)，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉速、位移等各式各樣的控制場(chǎng)合;從產(chǎn)品的配套能力來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)了各種人機界面單元、通信單元，使應用可編程控制設備的配套更加容易。PLC系統之所以在組合式機床電氣控制設計中得到廣泛應用，在于它的靈活性和擴展性強、控制速度快、精度高、具有較高可維護性。生產(chǎn)中，有了PLC系統，就可以高效率、高質(zhì)量地完成生產(chǎn)任務(wù)。

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