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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機床電氣控制設計的論文，歡迎各位機電一體化的同學閱讀!
【摘 要】本文闡述了組合式機床相關知識和PLC的相關概念，論證了組合式機床電氣設計的基本理論和過程，并結合PLC編程程序來進行設計。
【關鍵字】組合式機床;電氣設計;PLC編程
1、組合式機床的相關知識
1.1組合式機床的概念
組合式機床是集機電于一體的、自動化程度較高的成套技術裝備，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床。它的特征是高效率、高質量、低成本、經濟實用，因而被廣泛應用于工程機械、交通、能源、輕工業等行業。
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、多面或多工位同時加工，它的生產效率是通用機床的幾倍甚至幾十倍。組合式機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以及刀具與工件的相對運動來實現鉆孔、擴孔、鉸孔、銑削平面、切削內外螺紋等工序。
隨著技術日臻成熟，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，來完成多位主軸箱、可換主軸箱等的自動更換，達到任意改變工作循環控制和驅動系統的目的。
2、可編程控制器及應用
2.1可編程控制器(PLC)概述
PLC是一種專門在工業環境下產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，在其內部進行存儲和執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字信號或模擬信號來進行輸入和輸出，從而控制各種類型的機械或生產過程。PLC還有一些相關的外圍設備與其配合，形成一個整體，這樣易于功能性的擴展。
2.2有關組合式機床的電氣控制設計的實現方式
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控制系統來實現。但PLC控制系統是實際工程中比較經濟、有效、性能優越的控制方案。下面做以簡單的比較：
(1) 控制邏輯 繼電接觸式控制系統采用線路的串聯、并聯以及串并聯的硬接線邏輯，它的連線復雜、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路連線，邏輯控制是由程序來完成并存儲在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的動作來實現的，工作頻率低，繼電器越多，反應的速度越慢，還容易出現觸點抖動和拉弧問題;而PLC是由指令控制電路來實現，速度快，并且PLC內部有嚴格的同步，不會出現抖動和拉弧問題。
(3) 定時控制和計數控制 繼電接觸式控制系統利用時間繼電器的延時來進行定時控制，它本身精度不高，受環境影響大，還有一些結構復雜的時間繼電器，使維護難度加大;而PLC使用集成電路作為定時器，時基脈沖由晶體震蕩器產生，精度相當高并且定時時間長、范圍廣。
(4) 可靠性和維護性 繼電接觸式控制系統機械觸點多，連線也多，觸點容易受損，造成可靠性和維護性差。PLC采用微電子技術，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顯示，以及能動態的監視控制程序的執行情況，為現場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，會對設計產生事半功倍的效果。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，更能對控制線路進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，力求控制系統簡單、經濟、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、運動形式、工藝過程、工作環境和控制要求，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，列出電器元件明細表。
4、組合式加工機床設計舉例
我們以一個組合式加工機床中的電氣柜為例，簡要介紹一下：
此電氣柜主要的電子設備主要有：LG變頻器(兩個)，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時的默認數據，并且提供相關功能，方便需求不同而進行調整。
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，應該首先對參考變頻器的型號來對電機功率進行設置和選擇。
4.3特定功能的應用
組合式加工機床中立柱的傳動軸和主軸箱的傳動軸是不同的，在工作中，為了實現電機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進行參數設置，來進行控制。
第二參數功能具體的配置和使用方法如下：首先任意選擇一個多功能端口，設置對應的I/O參數，并保持端口在激活狀態，然后啟用第二電機功能操作。在對參數進行設置時，具體包括：“第二電機加速時間、減速時間、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量，方便工作人員進行維修和移動。電器柜的柜門上設置了電源ON/OFF按鈕，用于電源的開關控制，還有兩個電機轉速顯示表，方便工作人員對主回路電源進行控制。在電器柜的內部，通過設置空氣開關、變壓器、繼電器以及接觸器等大量電氣設備進行多級保護。
5、總結
可編程控制器的發展特點是更加適應于現代工業的需要。從控制規模上來說，這個時期發展了大型機和超小型機;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、轉速、位移等各式各樣的控制場合;從產品的配套能力來說，生產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。生產中，有了PLC系統，就可以高效率、高質量地完成生產任務。
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