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幾種常見(jiàn)電氣控制設(shè)備在機(jī)床上的應(yīng)用

瀏覽量：7227次發(fā)布時(shí)間：2017-01-11 14:15:50

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機(jī)床是電氣控制設(shè)備根據(jù)電氣線路和功能要求配置而成的。本文將重點(diǎn)介紹達(dá)人多軸鉆床上常見(jiàn)的幾種電氣控制設(shè)備。

PLC-可編程控制器

1968年美國(guó)通用汽車(chē)公司提出取代繼電器控制裝置的要求；1969 年第一代PLC在通用汽車(chē)公司的生產(chǎn)線上試用成功，這是首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展PLC在處理模擬量、數(shù)字運(yùn)算、網(wǎng)絡(luò)通信、PID功能及極高的性價(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的重要地位。

（一）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)

PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的1/10~1/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。

PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。一些使用冗余CPU的PLC的平均無(wú)故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。從PLC的機(jī)外電路來(lái)說(shuō)，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。

（二）硬件配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)

PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，并且已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和交流接觸器，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。

（三）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎

PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開(kāi)了方便之門(mén)。

（四）容易改造

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量小，維護(hù)方便，容易改造。PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計(jì)時(shí)間比設(shè)計(jì)繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少得多。

PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。

（五）體積小，重量輕，能耗低

以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，僅相當(dāng)于幾個(gè)繼電器的大小，因此可將開(kāi)關(guān)柜的體積縮小到原來(lái)的1/2~1/10。它的重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制器。

HMI-人機(jī)界面

人機(jī)界面是指人和機(jī)器在信息交換和功能上接觸或互相影響的領(lǐng)域或稱界面所說(shuō)人機(jī)結(jié)合面，嵌入式人機(jī)界面信息交換，功能接觸或互相影響，指人和機(jī)器的硬接觸和軟觸，此結(jié)合面不僅包括點(diǎn)線面的直接接觸，還包括遠(yuǎn)距離的信息傳遞與控制的作用空間。

人機(jī)界面.jpg

人機(jī)結(jié)合面是人機(jī)系統(tǒng)中的中心一環(huán)節(jié)，主要由安全工程學(xué)的分支學(xué)科安全人機(jī)工程學(xué)去研究和提出解決的依據(jù)，并過(guò)安全工程設(shè)備工程學(xué)，安全管理工程學(xué)以及安全系統(tǒng)工程學(xué)去研究具體的解決方法手段措施安全人機(jī)學(xué)。它實(shí)現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。

凡參與人機(jī)信息交流的領(lǐng)域都存在著人機(jī)界面。大量運(yùn)用在工業(yè)與商業(yè)上，簡(jiǎn)單的區(qū)分為“輸入”（Input）與“輸出”（Output）兩種，輸入指的是由人來(lái)進(jìn)行機(jī)械或設(shè)備的操作，如把手、開(kāi)關(guān)、門(mén)、指令（命令）的下達(dá)或保養(yǎng)維護(hù)等，而輸出指的是由機(jī)械或設(shè)備發(fā)出來(lái)的通知，如故障、警告、操作說(shuō)明提示等，好的人機(jī)接口會(huì)幫助使用者更簡(jiǎn)單、更正確、更迅速的操作機(jī)械，也能使機(jī)械發(fā)揮最大的效能并延長(zhǎng)使用壽命，而市面上所指的人機(jī)接口則多界狹義的指在軟件人性化的操作接口上。

Serov-伺服系統(tǒng)

伺服系統(tǒng)是指利用某一部件(如控制桿)的作用能使系統(tǒng)所處的狀態(tài)到達(dá)或接近某一預(yù)定值,并能將所需狀態(tài)(所需值)和實(shí)際狀態(tài)加以比較,依照它們的差別(有時(shí)是這一差別的變化率)來(lái)調(diào)節(jié)控制部件的自動(dòng)控制系統(tǒng)。

主要作用

1、以小功率指令信號(hào)去控制大功率負(fù)載；

2、在沒(méi)有機(jī)械連接的情況下，由輸入軸控制位于遠(yuǎn)處的輸出軸，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距同步傳動(dòng)；

3、使輸出機(jī)械位移精確地跟蹤電信號(hào)，如記錄和指示儀表等。

對(duì)伺服系統(tǒng)的基本要求有穩(wěn)定性、精度和快速響應(yīng)性。

穩(wěn)定性好：作用在系統(tǒng)上的擾動(dòng)消失后，系統(tǒng)能夠恢復(fù)到原來(lái)的穩(wěn)定狀態(tài)下運(yùn)行或者在輸入指令信號(hào)作用下，系統(tǒng)能夠達(dá)到新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的能力，在給定輸入或外界干擾作用下，能在短暫的調(diào)節(jié)過(guò)程后到達(dá)新的或者回復(fù)到原有平衡狀態(tài)；

精度高：伺服系統(tǒng)的精度是指輸出量能跟隨輸入量的精確程度。作為精密加工的數(shù)控機(jī)床，要求的定位精度或輪廓加工精度通常都比較高，允許的偏差一般都在 0.01～0.00lmm之間；

快速響應(yīng)性好：有兩方面含義。一、是指動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程中，輸出量隨輸入指令信號(hào)變化的迅速程度；二、是指動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程結(jié)束的迅速程度。快速響應(yīng)性是伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)的標(biāo)志之一，即要求跟蹤指令信號(hào)的響應(yīng)要快，一方面要求過(guò)渡過(guò)程時(shí)間短，一般在200ms以內(nèi)，甚至小于幾十毫秒；另一方面，為滿足超調(diào)要求，要求過(guò)渡過(guò)程的前沿陡，即上升率要大。

節(jié)能高：由于伺服系統(tǒng)的快速相應(yīng)，機(jī)床能夠根據(jù)自身的需要對(duì)供給進(jìn)行快速的調(diào)整，能夠有效提高注塑機(jī)的電能的利用率，從而達(dá)到高效節(jié)能。

伺服系統(tǒng).jpg

舉例電氣控制設(shè)備應(yīng)用

多軸鉆攻一體機(jī).jpg

多軸鉆攻一體機(jī)

達(dá)人多軸鉆床常用的電氣控制設(shè)備有人機(jī)界面、液壓系統(tǒng)、電機(jī)、電氣控制箱等。

觸摸屏控制界面1.jpg

觸摸屏控制界面2.jpg

觸摸屏控制界面

觸摸屏控制界面，它是人與鉆攻一體機(jī)之間搭起一座溝通的橋梁，直觀的按鈕與數(shù)值輸入元件讓使用者操作變的容易，而在它的背后用0和1傳遞著它們自己的語(yǔ)言。

伺服系統(tǒng)應(yīng)用.gif

伺服系統(tǒng)應(yīng)用

日常維護(hù)

1.觸摸屏的日常維護(hù)，觸摸屏的表面是一層薄膜，請(qǐng)務(wù)用鋒利的硬物來(lái)點(diǎn)擊屏幕，工作后用柔軟的布清潔觸屏。

2.觸摸屏校正：開(kāi)機(jī)時(shí)觸控屏幕兩秒鐘以上，即進(jìn)入觸控校正模式。跟隨十字光標(biāo)點(diǎn)擊，完成后，將彈出確認(rèn)窗口讓用戶確認(rèn)觸控校正結(jié)果，點(diǎn)擊OK觸控校正被存入系統(tǒng)內(nèi)，校正結(jié)束。

3.電氣箱日常維護(hù)，PLC，伺服驅(qū)動(dòng)器等電氣元件安裝在電氣箱的內(nèi)部，視工作環(huán)境應(yīng)定期清理電氣箱內(nèi)的粉塵，在高溫或比較潮濕的環(huán)境中要保持電氣箱良好的通風(fēng)。

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