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組合式機(jī)床電氣控制設(shè)計
組合式機(jī)床電氣控制設(shè)計，是小編為大家精心整理的關(guān)機(jī)床電氣控制設(shè)計的論文，歡迎各位機(jī)電一體化的同學(xué)閱讀!
【摘 要】本文闡述了組合式機(jī)床相關(guān)知識和PLC的相關(guān)概念，論證了組合式機(jī)床電氣設(shè)計的基本理論和過程，并結(jié)合PLC編程程序來進(jìn)行設(shè)計。
【關(guān)鍵字】組合式機(jī)床;電氣設(shè)計;PLC編程
1、組合式機(jī)床的相關(guān)知識
1.1組合式機(jī)床的概念
組合式機(jī)床是集機(jī)電于一體的、自動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用部件組成的自動化或者半自動化的專用機(jī)床。它的特征是高效率、高質(zhì)量、低成本、經(jīng)濟(jì)實用，因而被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、交通、能源、輕工業(yè)等行業(yè)。
1.2組合式機(jī)床的加工方式
組合式機(jī)床加工方式一般為多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工，它的生產(chǎn)效率是通用機(jī)床的幾倍甚至幾十倍。組合式機(jī)床一般用來加工箱體類或形狀特殊的零件，基本上加工物固定不動，由刀具的各方位的旋轉(zhuǎn)以及刀具與工件的相對運(yùn)動來實現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋等工序。
隨著技術(shù)日臻成熟，出現(xiàn)了一種新型的組合式機(jī)床，它利用原有的繼電接觸式控制電路加上PLC控制系統(tǒng)，來完成多位主軸箱、可換主軸箱等的自動更換，達(dá)到任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動系統(tǒng)的目的。
2、可編程控制器及應(yīng)用
2.1可編程控制器(PLC)概述
PLC是一種專門在工業(yè)環(huán)境下產(chǎn)生的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，在其內(nèi)部進(jìn)行存儲和執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字信號或模擬信號來進(jìn)行輸入和輸出，從而控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC還有一些相關(guān)的外圍設(shè)備與其配合，形成一個整體，這樣易于功能性的擴(kuò)展。
2.2有關(guān)組合式機(jī)床的電氣控制設(shè)計的實現(xiàn)方式
組合式機(jī)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(tǒng)、單片機(jī)控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。但PLC控制系統(tǒng)是實際工程中比較經(jīng)濟(jì)、有效、性能優(yōu)越的控制方案。下面做以簡單的比較：
(1) 控制邏輯 繼電接觸式控制系統(tǒng)采用線路的串聯(lián)、并聯(lián)以及串并聯(lián)的硬接線邏輯，它的連線復(fù)雜、體積大、功耗大，不易改革，所以在靈活性和擴(kuò)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(shè)備需要線路連線，邏輯控制是由程序來完成并存儲在PLC的內(nèi)存當(dāng)中，改變程序就可以改變邏輯控制，所以PLC的靈活性和擴(kuò)展性更強(qiáng)。
(2) 控制速度 繼電器接觸式控制系統(tǒng)的是根據(jù)觸點的動作來實現(xiàn)的，工作頻率低，繼電器越多，反應(yīng)的速度越慢，還容易出現(xiàn)觸點抖動和拉弧問題;而PLC是由指令控制電路來實現(xiàn)，速度快，并且PLC內(nèi)部有嚴(yán)格的同步，不會出現(xiàn)抖動和拉弧問題。
(3) 定時控制和計數(shù)控制 繼電接觸式控制系統(tǒng)利用時間繼電器的延時來進(jìn)行定時控制，它本身精度不高，受環(huán)境影響大，還有一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的時間繼電器，使維護(hù)難度加大;而PLC使用集成電路作為定時器，時基脈沖由晶體震蕩器產(chǎn)生，精度相當(dāng)高并且定時時間長、范圍廣。
(4) 可靠性和維護(hù)性 繼電接觸式控制系統(tǒng)機(jī)械觸點多，連線也多，觸點容易受損，造成可靠性和維護(hù)性差。PLC采用微電子技術(shù)，配有自檢和監(jiān)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顯示，以及能動態(tài)的監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場調(diào)試和維護(hù)提供了方便。
3、結(jié)合PLC系統(tǒng)的電氣控制的設(shè)計
3.1設(shè)計原則
利用繼電接觸式和PLC控制系統(tǒng)相結(jié)合的方法，會對設(shè)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(tǒng)，不但能完善機(jī)床電氣設(shè)備控制系統(tǒng)的設(shè)計，更能對控制線路進(jìn)行準(zhǔn)確地分析和精準(zhǔn)地維護(hù)。
設(shè)計的繼電接觸式控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)，應(yīng)同時遵循以下基本原則：(1)最大限度地滿足被控制對象的控制要求，包括功能要求、性能要求;(2)在滿足控制要求的前提下，力求控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)、節(jié)約能源;(3)力求控制系統(tǒng)安全、可靠、使用與維修方便。
3.2電氣控制設(shè)計的流程
根據(jù)控制對象的用途、基本結(jié)構(gòu)、運(yùn)動形式、工藝過程、工作環(huán)境和控制要求，確定控制方案;繪制組合機(jī)床的電氣原理圖、控制系統(tǒng)的PLC I/O接線圖和梯形圖，寫出指令程序清單;選擇電器元件，列出電器元件明細(xì)表。
4、組合式加工機(jī)床設(shè)計舉例
我們以一個組合式加工機(jī)床中的電氣柜為例，簡要介紹一下：
此電氣柜主要的電子設(shè)備主要有：LG變頻器(兩個)，歐姆龍某款可編程邏輯控制器(PLC)一個。變頻器：其中一個為容量18.5kw的變頻器進(jìn)行主軸的控制，一個容量為5.5kW的變頻器來控制主軸箱的走刀電機(jī)和快速電機(jī)以及立柱行走電機(jī)的控制。
4.1變頻器參數(shù)調(diào)整
LG變頻器根據(jù)需要設(shè)置分為“功能組1、功能組2、驅(qū)動組、輸入/輸出組(I/O組)、選項組、外部組、應(yīng)用組”，將這七組參數(shù)設(shè)置成出廠時的默認(rèn)數(shù)據(jù)，并且提供相關(guān)功能，方便需求不同而進(jìn)行調(diào)整。
4.2變頻器基本參數(shù)的設(shè)置
LG變頻器是組合式數(shù)控加工機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的核心部件，它決定著組合式數(shù)控加工機(jī)床的工作性能，在設(shè)置變頻器的基本參數(shù)時，應(yīng)該首先對參考變頻器的型號來對電機(jī)功率進(jìn)行設(shè)置和選擇。
4.3特定功能的應(yīng)用
組合式加工機(jī)床中立柱的傳動軸和主軸箱的傳動軸是不同的，在工作中，為了實現(xiàn)電機(jī)對不同的傳動軸的選擇，來滿足工作需要，所以要通過對第二電機(jī)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，來進(jìn)行控制。
第二參數(shù)功能具體的配置和使用方法如下：首先任意選擇一個多功能端口，設(shè)置對應(yīng)的I/O參數(shù)，并保持端口在激活狀態(tài)，然后啟用第二電機(jī)功能操作。在對參數(shù)進(jìn)行設(shè)置時，具體包括：“第二電機(jī)加速時間、減速時間、轉(zhuǎn)折頻率、電壓、頻率方式、第二電機(jī)正轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償、第二電機(jī)反轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償、電子熱保護(hù)等級(一分鐘)、電子熱保護(hù)等級(連續(xù))、第二電機(jī)額定電機(jī)電流”。
4.4其他設(shè)置
在操作站與組合式加工機(jī)床的電器柜之間的傳輸方式設(shè)置為總線式，并且使用插頭連接手控操作站、床身分線盒和控制柜，這樣可以減少大量的控制電纜數(shù)量，方便工作人員進(jìn)行維修和移動。電器柜的柜門上設(shè)置了電源ON/OFF按鈕，用于電源的開關(guān)控制，還有兩個電機(jī)轉(zhuǎn)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(nèi)部，通過設(shè)置空氣開關(guān)、變壓器、繼電器以及接觸器等大量電氣設(shè)備進(jìn)行多級保護(hù)。
5、總結(jié)
可編程控制器的發(fā)展特點是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來說，這個時期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī);從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場合;從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制設(shè)備的配套更加容易。PLC系統(tǒng)之所以在組合式機(jī)床電氣控制設(shè)計中得到廣泛應(yīng)用，在于它的靈活性和擴(kuò)展性強(qiáng)、控制速度快、精度高、具有較高可維護(hù)性。生產(chǎn)中，有了PLC系統(tǒng)，就可以高效率、高質(zhì)量地完成生產(chǎn)任務(wù)。
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