数控机床电气设计技巧

　　2.2机械部分

　　设计与分析将根据机械设计原理提出数种机械设计方案，并对这些方案进行比较选择，阐明设计方案选择的理由，以及所采用方案的特点；同时，就设计过程阐述本人对有关设计的一些表述。本设计是一个主要用于教学实验用的数控铣床系统，是要对零件进行铣削加工的。我们要论证教学实验用的数控铣床系统的总体方案，就需要对该系统有一个整体的了解。要进行总体方案论证，先要熟悉设计参数，我们才能以此为依据进行取舍。下面就是笔者这次设计的参数。实验用的数控铣床系统，其工作参数如下：

　　2.3电源模块

　　一般变频器的工作方式，为先把一定频率的交流电变为直流电，再由逆变器把直流电变为指定频率的交流电。SIMOTIONO运动控制系统，采用通过电源模块把工业交流电变为直流电，再分配给多个电机模块的方式。电源模块分为可调电源模块和不可调电源模块。可调电源模块，可以根据参数把它转化出来的直流电稳定到一个指定的可变值，并且具有与SIMOTIONO通信的功能；不可调电源模块，只能输出一个固定的直流电压，而且不能同SIMOTIONO通信。

　　系统断电后信号状态的保存。数控机床断电后，机床的状态信号是不保存的，即在断电时，状态信号复位归零。机床通电后，数控系统重新检测各个状态信号。在一般情况下，状态信号通过外部输入状态确定，只要输入状态在断电前后没有变化，通电后信号自行恢复。但在特殊情况下，状态信号是由机床断电时的运动状态确定的，重新通电后系统无法恢复这种状态信息，在这种情况下，状态的保存就显得尤其重要。下面针对FANUC 0i系统，利用可保持数据(K数据)来完成数控车床尾架单限位开关限位状态保存的机床电气设计PLC编制程序。

3 电气控制系统方案

　　3.1 PLC与PC机相联系的控制系统

　　要实现对机电一体化的数控机床的有效控制，这样的电气控制系统有多种方案可以选择。其中最主要的，是采用单片机的控制系统。采用了集成DSP芯片的控制板与PC机相联系的控制系统，采用PLC与PC机相联系的控制系统。

　　各控制系统方案的特点与比较：采用单片机的控制系统，所谓单片机即是一块集成了CPU、RAMLROM(EPROM或EEPROM)、定时，计数器、时钟、多种功能的串行和并行YO口的芯片。如Intel公司的8031系列等。除了以上基本功能外，有的单片机还集成有A/D/D/A，如Intel公司的8098系列。

　　3.2单片机具有的特点

　　概括起来说，单片机具有如下特点：

　　(1)可靠性好。芯片本身是按工业测控环境要求设计的，其抗工业噪声干扰优于一般通用CPU；程序指令，常数，表格固化在ROM中不易破坏；许多信号通道都在一个芯片内部，故可靠性高。

　　(2)易于扩展。片内具有计算机正常运行所必须的部件，芯片外部有许多供扩展用的三总线及并行、串行I/O管脚，很容易构成各种规模的计算机应用系统。

　　(3)控制功能强。为了满足工业控制要求，一般单片机的指令系统中，均有丰富的条件分支、I/O口的逻辑操作以及位处理指令。一般来说，单片机的逻辑控制功能及运行速度，均高于同一档次的微处理器。

　　(4)单片机一般采用了面向控制的指令。

　　(5)价格低廉。如低档单片机价格只有几元钱。开发环境完备，开发工具齐全，应用资料众多。后备人才充足。并且国内大多数高校都开设了单片机课程和单片机实验。

　　3.3 采用可编程逻辑控制器

　　采用PC与PLC相联系的控制系统可编程逻辑控制器。PLC(Programmable Logic Controller)是以微处理器为核心的工业控制装置。它是计算机家族中的一员，是为了工业控制应用而设计的，主要用于代替继电器实现逻辑控制。1969年，美国数字设备公司(DEC)研制出第一台PLC，在美国通用汽车自动装配线上试用，获得了成功。这种控制装置将传统的继电器控制系统与计算机技术结合在一起，具有高可靠性，灵活通用，易于编程，使用方便等特点，而且随着技术的发展，它的功能早已大大超出了逻辑控制的范围，因此近年来在工业自动控制，机电一体化，改造传统产业方面得到广泛地应用。

　　虽然各种PLC的组成各不相同，但是在结构上是基本相同的，一般由CPU、存储器、输入输出设备(I/0)和其他的可选部件组成。CPU是PLC的核心，用于输入各种指令，完成预定的任务。自整定、预测控制和模糊控制等先进的控制算法，也已经在CPU中得到了应用。存储器包括随机存储器RAM和只读存储器ROM，通常将程序以及所有的固定参数固化在ROM中，RAM则为程序运行提供了存储实时数据与计算中间变量的空间；输入输出系统I/O，使过程状态和参数输入到PLC的通道，以及实时控制信号输出的通道，这些通道可以有模拟量输入、模拟量输出、开关量输入、开关量输出、脉冲量输入等，使

　　PLC的应用十分广泛。在本控制系统中，PLC模块除了能够实现对机床各轴的顺序运动控制功能，还能实现X、Y轴的插补运动控制功能。所以选择PC与PLC相联系的控制系统。

4 结束语

　　数控机床的复杂性、多样性和多变形，使得其在应用中难免会出现很多问题，本文在对数控机床电气设计技巧分析基础上，提出了几点建议。但在今后的应用中肯定还会遇到很多问题，需要我们来共同探讨，共同解决。