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篇1

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；電氣控制元件；電氣工作原理

1 數(shù)控機(jī)床

電氣控制技術(shù)在數(shù)控機(jī)床上起著非常重要的作用，數(shù)控機(jī)床是機(jī)械設(shè)備中機(jī)電一體化的一個(gè)體現(xiàn)，而它的控制系統(tǒng)又可以叫做CNC系統(tǒng)，數(shù)控機(jī)床的組成是由數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、主軸裝置、數(shù)控機(jī)床的強(qiáng)電系統(tǒng)等，它的組成見圖1。

通過圖1可以看出CNC系統(tǒng)是整個(gè)數(shù)控機(jī)床的重要位置，是數(shù)控機(jī)床的控制中心，它是對操作系統(tǒng)中的語言進(jìn)行分析整合，轉(zhuǎn)化成控制信號，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的加工。

數(shù)控機(jī)床和其他普通機(jī)床一樣，都是主軸作主要的切削任務(wù)，而主軸的控制也是需要正反轉(zhuǎn)，可以調(diào)速。

對于機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，它的區(qū)別就是將原有機(jī)床的機(jī)械驅(qū)動(dòng)變?yōu)殡姎饪刂乞?qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，控制系統(tǒng)是伺服系統(tǒng)，對整個(gè)機(jī)床的工作臺(tái)、電機(jī)、速度都可以監(jiān)控，如圖2。

在整個(gè)伺服控制系統(tǒng)中，主要是對終端執(zhí)行件的監(jiān)控，通過監(jiān)控它們的速度、位置，將它們的信號反饋回來，在伺服系統(tǒng)和CNC中處理后，在對下一步進(jìn)行指示。

2 電氣控制元件

數(shù)控機(jī)床電氣控制元件的選擇是對整個(gè)機(jī)床中所有應(yīng)用的元件，電動(dòng)機(jī)的選擇，在數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)中電動(dòng)機(jī)是最重要的，電動(dòng)機(jī)在負(fù)載工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)的額定功率要大于機(jī)床的需要功率：

熱電器的選擇，熱電器是對數(shù)控機(jī)床中電路的保護(hù)，它的選擇是通過電動(dòng)機(jī)的電流選擇，一般是選擇0.95～1.05倍的電動(dòng)機(jī)額定電流。

中間繼電器，它是控制整個(gè)數(shù)控機(jī)床電路中傳遞中間信號的元件，是增加觸點(diǎn)數(shù)量的元件，它的選擇也是通過電動(dòng)機(jī)來選擇。

在數(shù)控機(jī)床控制中，行程開關(guān)的應(yīng)用對整個(gè)機(jī)床的監(jiān)控起著很重要的作用，它們也稱作限位開關(guān)，它們是利用機(jī)械運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電信號的元件，它主要對數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)、行程和位置的保護(hù)，避免機(jī)床運(yùn)動(dòng)出規(guī)定的區(qū)間。

在機(jī)床中需要選取信號燈和照明燈，信號燈是對機(jī)床監(jiān)控的反饋，通過信號的提示，來了解機(jī)床是否正常，而照明燈是數(shù)控機(jī)床中必需的元件。

3 電氣工作原理

電氣控制原理是對數(shù)控機(jī)床控制的方式的選用，通過整個(gè)數(shù)控機(jī)床的控制方式的解析來理解電氣工作原理。在數(shù)控機(jī)床的控制方式中有開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床、閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床，開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床沒有檢測反饋裝置，CNC發(fā)出的信號不會(huì)產(chǎn)生反饋，是單向發(fā)出，只是將信號傳遞給執(zhí)行元件，這種控制比較簡單，系統(tǒng)穩(wěn)定，閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床也就反過來，它是安裝反饋裝置，例如同步器、光柵等。

開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床的工作原理是操作者將加工信號給機(jī)床，數(shù)控機(jī)床接到指令，將指令給數(shù)控裝置，數(shù)控裝置解析后通過驅(qū)動(dòng)電路傳給伺服電動(dòng)機(jī)，伺服電動(dòng)機(jī)工作，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，將最終工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)加工。

閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床工作原理是數(shù)控機(jī)床接到指令，機(jī)床位置調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作，通過伺服放大、伺服電動(dòng)機(jī)、檢測工作臺(tái)的位置，工作臺(tái)將位置檢測信號通過位置測量裝置和速度測量裝置反饋給位置調(diào)節(jié)系統(tǒng)和速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，這兩個(gè)系統(tǒng)通過這個(gè)信號在重新定位工作臺(tái)，數(shù)控機(jī)床在進(jìn)行加工。

上述電路圖中工作臺(tái)正向運(yùn)動(dòng)是KM1接觸器通電，反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是KM2通電，而工作臺(tái)動(dòng)作停止是通過SQ1、SQ2、SQ3、SQ4這4個(gè)限位開關(guān)控制。

4 結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展、現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)不斷的提高，對整個(gè)機(jī)械制造業(yè)的要求也在不斷的提升，生產(chǎn)的效率、生產(chǎn)的質(zhì)量都要有提升、數(shù)控機(jī)床也隨之變得非常重要。數(shù)控機(jī)床對大批大量生產(chǎn)有著不可或缺的地位。在這頻繁開發(fā)新技術(shù)的過程中，要使數(shù)控機(jī)床占有一席地位，就必須保證數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化程度、電氣控制也就必須有設(shè)計(jì)高度，保證數(shù)控機(jī)床的先進(jìn)性，達(dá)到降低人工勞動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化。

參考文獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞：FANUC；數(shù)控機(jī)床；主軸；PLC

數(shù)控機(jī)床的控制部分由CNC和PLC組成。實(shí)現(xiàn)刀具相對于工件各坐標(biāo)軸幾何運(yùn)動(dòng)規(guī)律的數(shù)字控制由CNC完成；機(jī)床輔助功能的順序控制由PLC完成。數(shù)字控制和順序控制二者缺一不可，它們之間可以通過規(guī)定的接口信號進(jìn)行相互間的信息交互[1]，分工合作實(shí)現(xiàn)對數(shù)控機(jī)床各項(xiàng)功能的控制，完成加工任務(wù)。主軸運(yùn)動(dòng)的控制主要包括主軸起?？刂啤⒅鬏S正反轉(zhuǎn)控制和主軸轉(zhuǎn)速高低的控制等。對于數(shù)控車削中心，主軸一般還應(yīng)具備C軸功能；對于鏜銑加工中心，為了方便機(jī)械手換刀，還要求主軸具備準(zhǔn)停功能。主軸控制一般由數(shù)控系統(tǒng)中的PLC來完成[2]。目前，F(xiàn)ANUC系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床市場占有率較高。FANUC數(shù)控系統(tǒng)對主軸的控制信號有兩種形式：串行主軸和模擬主軸。FANUC公司生產(chǎn)的主軸電機(jī)及其與之配套的驅(qū)動(dòng)器采用串行主軸控制；非FANUC公司生產(chǎn)的主軸電機(jī)，可以由變頻器驅(qū)動(dòng)，采用模擬主軸控制[3]。模擬主軸比串行主軸更為經(jīng)濟(jì)，所以對模擬主軸的運(yùn)動(dòng)控制進(jìn)行研究具有重要意義。本文以FANUC0iMate-TD系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床作為載體，通過編制PLC程序，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)模式下模擬主軸的起停及正反轉(zhuǎn)控制。

一、控制要求

在手動(dòng)操作模式即JOG方式下，通過數(shù)控機(jī)床操作面板上的按鈕“主軸點(diǎn)動(dòng)”“主軸正轉(zhuǎn)”“主軸?！薄爸鬏S反轉(zhuǎn)”能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的主軸運(yùn)動(dòng)。在自動(dòng)操作模式即“MEM”“MDI”“DNC”等方式下，通過運(yùn)行加工程序中的M03（主軸正轉(zhuǎn)）、M04（主軸反轉(zhuǎn)）和M05（主軸停）指令實(shí)現(xiàn)對主軸的自動(dòng)控制。

二、控制方式

（一）手動(dòng)控制。數(shù)控機(jī)床上的操作面板通過I/OLink總線與PLC相連[4]。操作面板上的主軸控制按鍵為PLC的輸入信號。PLC會(huì)對信號輸入端進(jìn)行實(shí)時(shí)掃描，輸入信號經(jīng)PLC邏輯處理后，向機(jī)床側(cè)及系統(tǒng)輸出相應(yīng)的控制信號，驅(qū)動(dòng)機(jī)床側(cè)的執(zhí)行元件動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對主軸的控制功能；同時(shí)，PLC也會(huì)向操作面板輸出控制信號，令相應(yīng)按鍵的指示燈亮。（二）自動(dòng)控制。主軸的M輔助功能控制是由加工程序發(fā)出的控制命令，例如，M03、M04、M05等，經(jīng)PLC處理后輸出去控制主軸電機(jī)工作。M指令的執(zhí)行過程如下：CNC讀到加工程序中的M指令時(shí)，就輸出相應(yīng)的M指令信息。FANUC0i-D系統(tǒng)M代碼輸出地址為F10～F13[5]。通過系統(tǒng)讀取M代碼的延時(shí)時(shí)間后，CNC輸出M代碼選通信號F7.0。PLC接收到M代碼選通信號后，執(zhí)行譯碼。譯碼結(jié)束后，運(yùn)行順序程序，執(zhí)行相應(yīng)的M代碼功能。M功能執(zhí)行結(jié)束后，PLC向CNC發(fā)送輔助功能結(jié)束信號G4.3。CNC收到G4.3信號后，經(jīng)過輔助功能結(jié)束延長時(shí)間，切斷系統(tǒng)的M代碼選通信號F7.0。M代碼選通信號斷開后，切斷輔助功能結(jié)束信號G4.3，然后系統(tǒng)切斷M代碼輸出信息信號。至此，該條M指令執(zhí)行完畢。

三、PLC程序設(shè)計(jì)

（一）M代碼譯碼程序。加工程序中的輔助功能代碼必須經(jīng)過PLC譯碼后才能進(jìn)行邏輯運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制功能。M03、M04、M05的譯碼程序，如圖1所示。功能指令DCNV將CNC傳送過來的M代碼轉(zhuǎn)換成BCD代碼的形式，再通過譯碼指令DEC令某中間繼電器為1，每個(gè)中間繼電器對應(yīng)一個(gè)M代碼。這里的R200.3、R200.4、R200.5分別對應(yīng)的是M03、M04、M05。圖1M代碼PLC譯碼程序（二）主軸起停及正反轉(zhuǎn)控制程序。手動(dòng)和自動(dòng)模式下主軸起停及正反轉(zhuǎn)控制的PLC程序，如圖2所示。系統(tǒng)處于JOG模式時(shí)，F(xiàn)3.2置1，按下操作面板上的主軸點(diǎn)動(dòng)按鍵（X11.3）或主軸正轉(zhuǎn)按鍵（X11.5），會(huì)使得主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)輸出信號Y3.6以及主軸正轉(zhuǎn)按鍵上的信號燈輸出信號Y7.2置1，則電機(jī)正轉(zhuǎn)且正轉(zhuǎn)按鍵上的信號燈亮。按下主軸停止按鍵(X11.2)，會(huì)使得輸出信號置0，則主軸電機(jī)停并且信號燈滅。同理，按下主軸反轉(zhuǎn)按鍵（X11.6），會(huì)使主軸電機(jī)反轉(zhuǎn)輸出信號Y3.5以及主軸反轉(zhuǎn)按鍵上的信號燈輸出信號Y7.4置1，則電機(jī)反轉(zhuǎn)且反轉(zhuǎn)按鍵上的信號燈亮。自動(dòng)控制模式下，通過圖1所示譯碼程序輸出的中間繼電器結(jié)果來控制主軸電機(jī)執(zhí)行相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。M指令執(zhí)行情況為：執(zhí)行M03時(shí)中間繼電器R200.3置1，從而使得Y3.6置1，電機(jī)正轉(zhuǎn)；執(zhí)行M04時(shí)中間繼電器R200.4置1，從而使得Y3.5置1，電機(jī)反轉(zhuǎn)；執(zhí)行M05時(shí)，R200.5的常閉觸點(diǎn)會(huì)將主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)輸出信號斷開，從而實(shí)現(xiàn)停機(jī)。

四、結(jié)論

該P(yáng)LC程序通過在FANUC0iMate-TD系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床上調(diào)試驗(yàn)證，完全能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的功能。本文為FANUC系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床模擬主軸基本運(yùn)動(dòng)的控制提供了有效的思路和方法，也為機(jī)床維修技術(shù)人員提供了相關(guān)問題的維修指導(dǎo)。在機(jī)床維修的過程中，監(jiān)控PLC程序的執(zhí)行情況以及信號地址的實(shí)時(shí)狀態(tài)，對主軸及其它輔助功能的故障診斷和處理能夠起到指導(dǎo)性作用。

參考文獻(xiàn)：

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關(guān)鍵詞：PLC邏輯層；數(shù)控機(jī)床；自動(dòng)化控制；應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國的PLC技術(shù)也慢慢的成熟起來，并且在數(shù)控機(jī)床中的作用也非常巨大。尤其是在數(shù)據(jù)的處理方面，該項(xiàng)技術(shù)具有非常明顯的優(yōu)勢。在比較短的時(shí)間內(nèi)，該技術(shù)可以提供較為全面的數(shù)據(jù)資料，有助于調(diào)整生產(chǎn)的方案，滿足生產(chǎn)的實(shí)際需要。實(shí)際上，在PLC中，邏輯層面非常重要，尤其是在系統(tǒng)化的運(yùn)行過程中，其占據(jù)的主動(dòng)的位置。

1PLC定義以及其組成的結(jié)構(gòu)

1.1定義PLC也叫作可編程邏輯控制器，經(jīng)過人工編寫，其可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制，同時(shí)也可以向操作系統(tǒng)發(fā)送運(yùn)算、定時(shí)、數(shù)量控制等指令，使機(jī)械設(shè)備完成相應(yīng)的操作。PLC系統(tǒng)與數(shù)控機(jī)床的有機(jī)結(jié)合，可以建立全面、系統(tǒng)、立體化的操作平臺(tái)，可以使得生產(chǎn)的效率得到顯著地提升。1.2PLC的組成結(jié)構(gòu)PLC的組成機(jī)構(gòu)包括電源、中央處理器、存儲(chǔ)器、功能模塊四個(gè)部分。1）電源。電源可以為PLC操作系統(tǒng)提供能量，從而保證各項(xiàng)指令以及工作可以正常進(jìn)行，所以在工作的時(shí)候，保證電源的穩(wěn)定、可靠是非常重要的。所以，制造商在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候需要綜合考慮交流電壓的波動(dòng)以及范圍，將額定電壓控制在+10%左右，然后可以將PLC連入交流的電網(wǎng)中。2）中央處理器。其主要是作為該系統(tǒng)的“大腦”進(jìn)行工作，主要負(fù)責(zé)指令的下達(dá)以及調(diào)控，并且可以接受用戶的程序編寫。其工作的時(shí)候，用戶主要通過掃描將程序輸入計(jì)算機(jī)中，經(jīng)過存儲(chǔ)器的逐條分析、一一對比，將指令進(jìn)行配對，然后進(jìn)行下達(dá)，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。3）存儲(chǔ)器。顧名思義，存儲(chǔ)器就是存儲(chǔ)設(shè)備，主要將指令、信息、程序進(jìn)行暫存以及保管，當(dāng)接收到調(diào)試的指令以后，然后再將指令傳遞出去。PLC存儲(chǔ)器主要可以分成兩大類：系統(tǒng)存儲(chǔ)器，可以存放系統(tǒng)本身的程序，其目的是保證整個(gè)系統(tǒng)各個(gè)部分平穩(wěn)運(yùn)行。另一種是用戶存儲(chǔ)器，其主要是在系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)候方便用戶程序編寫的存儲(chǔ)器。4）功能模塊。功能模塊可以實(shí)現(xiàn)邏輯控制器的各種操作。比如當(dāng)自動(dòng)加工完成以后，我們想要提醒管理者將一些工件取走，這時(shí)候就可以設(shè)置報(bào)警器。我們常見的還有延時(shí)模塊、定位模塊等等。

2PLC邏輯層特點(diǎn)

雖然PLC邏輯層在進(jìn)行引進(jìn)的時(shí)候已經(jīng)經(jīng)過了優(yōu)化，但是由于各種各樣因素的影響，其在運(yùn)行的時(shí)候，依然容易發(fā)生各種各樣的問題。比如其與運(yùn)行的平臺(tái)要求不符的時(shí)候，就會(huì)造成數(shù)據(jù)處理的問題，所以，我們需要根據(jù)邏輯層的特點(diǎn)，處理出現(xiàn)的問題。1）安全性。當(dāng)前情況下，伴隨著PLC用戶的普及擴(kuò)大，我們有必要大力推廣一體化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)用戶平臺(tái)的操作效率，這樣可以從根本上提升服務(wù)的水平。不僅如此，PLC還可以有效地識(shí)別潛在風(fēng)險(xiǎn)，另外，我們采用控制技術(shù)之后便可以有效地提升數(shù)據(jù)的安全、可靠、穩(wěn)定性能。2）一體化。一體化的控制可以有效地保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，而且可以實(shí)現(xiàn)原始數(shù)據(jù)的處理，完成PLC數(shù)據(jù)的調(diào)配。這種控制技術(shù)是一種多數(shù)據(jù)的調(diào)整。不僅如此，邏輯層還具有非常規(guī)的專項(xiàng)特征，可以有效地利用數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆桨?，對其進(jìn)行篩選、處理。3）轉(zhuǎn)換性。采用了一體化的技術(shù)之后的PLC系統(tǒng)表現(xiàn)出了非常強(qiáng)大的專業(yè)化水平，尤其是在大數(shù)據(jù)的處理時(shí)，其發(fā)揮了非常重要的作用。在數(shù)據(jù)兼容平臺(tái)上，其可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸、控制等重要作用。另外，在數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)換等方面，PLC機(jī)床都具有較為明顯的優(yōu)勢，因此，PLC技術(shù)可以在很大的程度上提升生產(chǎn)的效率。

3數(shù)控機(jī)床當(dāng)中PLC技術(shù)的應(yīng)用

憑借著PLC技術(shù)的遠(yuǎn)程控制、遙感等技術(shù)，我們可以打造一個(gè)數(shù)據(jù)控制的一體化平臺(tái)，進(jìn)而保障工業(yè)化生產(chǎn)的專業(yè)技術(shù)平臺(tái)。在數(shù)控機(jī)床，PLC技術(shù)的具體應(yīng)用情況如下：1）數(shù)據(jù)的端口。如果PLC接口不能夠完成數(shù)據(jù)的匹配工作，那么信號傳遞的速度就會(huì)降低，進(jìn)而導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候出現(xiàn)比較大的誤差。針對這個(gè)問題，我們可以采用更換硬件的方法來解決，另外我們還可以建立有效的轉(zhuǎn)換平臺(tái)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)的收錄。2）數(shù)控中心。我們對PLC技術(shù)進(jìn)行一體化的控制以后，實(shí)現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、傳輸、處理、調(diào)配，提升了資源的利用效率，保證了信息的有效性。不僅如此，其還保證了數(shù)據(jù)的有效利用，在較大的程度上減少了人為操作所產(chǎn)生的誤差，使得數(shù)據(jù)更加真實(shí)、可靠。3）數(shù)據(jù)的傳輸。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，PLC技術(shù)即面臨著機(jī)遇，也面臨著挑戰(zhàn)。在當(dāng)前情況下，技術(shù)可以通過硬件、軟件等方式改變，并且可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的一體化，技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)為工業(yè)化生產(chǎn)提供環(huán)境。基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，我們需要對數(shù)控以及機(jī)床的一體化來擬定合理的方案，對智能系統(tǒng)的一體化來選擇科學(xué)合理的方案，對操作系統(tǒng)的性能進(jìn)行優(yōu)化，保證數(shù)據(jù)處理的有效進(jìn)行。另外，在控制中，由于方案的改進(jìn)，更高級的數(shù)控技術(shù)可以達(dá)到。這樣便為數(shù)據(jù)的傳輸提供了更加高效、虛擬的平臺(tái)。

4結(jié)論

PLC邏輯層在軟件、硬件兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)了對于控制系統(tǒng)的規(guī)劃以及設(shè)計(jì)，其是一種更加先進(jìn)的機(jī)床體系。未來的數(shù)控機(jī)床在操作上需要設(shè)置更加專業(yè)化的平臺(tái)，需要建立更加系統(tǒng)完整的方案，同時(shí)還需要結(jié)合PLC的邏輯層來選擇一些可行的數(shù)字、技術(shù)來作為支撐，從而探索更加智能化的設(shè)計(jì)方案。

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【關(guān)鍵詞】矢量控制；變頻器；數(shù)控車床

數(shù)控車床是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，是集機(jī)床、計(jì)算機(jī)、電機(jī)及其拖動(dòng)、自動(dòng)控制、檢測等技術(shù)為一身的自動(dòng)化設(shè)備。其中主軸運(yùn)動(dòng)是數(shù)控車床的一個(gè)重要內(nèi)容，以完成切削任務(wù)，其動(dòng)力約占整臺(tái)車床的動(dòng)力的70%～80%?；究刂剖侵鬏S的正、反轉(zhuǎn)和停止，可自動(dòng)換檔和無級調(diào)速。

在目前數(shù)控車床中，主軸控制裝置通常是采用交流變頻器來控制交流主軸電動(dòng)機(jī)。為滿足數(shù)控車床對主軸驅(qū)動(dòng)的要求，必須有以下性能：（1）寬調(diào)速范圍，且速度穩(wěn)定性能要高；（2）在斷續(xù)負(fù)載下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)要??；（3）加減速時(shí)間短；（4）過載能力強(qiáng)；（5）噪聲低、震動(dòng)小、壽命長。

1.變頻器矢量控制闡述

矢量控制實(shí)現(xiàn)的基本原理是通過測量和控制異步電動(dòng)機(jī)定子電流矢量，根據(jù)磁場定向原理分別對異步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。具體是將異步電動(dòng)機(jī)的定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場的電流分量（勵(lì)磁電流）和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量（轉(zhuǎn)矩電流）分別加以控制，并同時(shí)控制兩分量間的幅值和相位，即控制定子電流矢量，所以稱這種控制方式稱為矢量控制方式。矢量控制方式又有基于轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制方式、無速度傳感器矢量控制方式和有速度傳感器的矢量控制方式等。這樣就可以將一臺(tái)三相異步電機(jī)等效為直流電機(jī)來控制，因而獲得與直流調(diào)速系統(tǒng)同樣的靜、動(dòng)態(tài)性能。矢量控制算法已被廣泛地應(yīng)用在siemens，AB，GE，F(xiàn)uji等國際化大公司變頻器上。

采用矢量控制方式的通用變頻器不僅可在調(diào)速范圍上與直流電動(dòng)機(jī)相匹配，而且可以控制異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。由于矢量控制方式所依據(jù)的是準(zhǔn)確的被控異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，有的通用變頻器在使用時(shí)需要準(zhǔn)確地輸入異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，有的通用變頻器需要使用速度傳感器和編碼器。目前新型矢量控制通用變頻器中已經(jīng)具備異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)自動(dòng)檢測、自動(dòng)辨識(shí)、自適應(yīng)功能，帶有這種功能的通用變頻器在驅(qū)動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行正常運(yùn)轉(zhuǎn)之前可以自動(dòng)地對異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，并根據(jù)辨識(shí)結(jié)果調(diào)整控制算法中的有關(guān)參數(shù)，從而對普通的異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行有效的矢量控制。

2.數(shù)控車床主軸變頻的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與運(yùn)行模式

2.1主軸變頻控制的基本原理

由異步電機(jī)理論可知，主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為：n=（60f/p）×（1-s）

其中P—電動(dòng)機(jī)的極對數(shù)，s—轉(zhuǎn)差率，f—供電電源的頻率，n—電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。從上式可看出，電機(jī)轉(zhuǎn)速與頻率近似成正比，改變頻率即可以平滑地調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，而對于變頻器而言，其頻率的調(diào)節(jié)范圍是很寬的，可在0～400Hz（甚至更高頻率）之間任意調(diào)節(jié)，因此主軸電機(jī)轉(zhuǎn)速即可以在較寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。

當(dāng)然，轉(zhuǎn)速提高后，還應(yīng)考慮到對其軸承及繞組的影響，防止電機(jī)過分磨損及過熱，一般可以通過設(shè)定最高頻率來進(jìn)行限定。

變頻器在數(shù)控車床的應(yīng)用中變頻器與數(shù)控裝置的聯(lián)系通常包括：（1）數(shù)控裝置到變頻器的正反轉(zhuǎn)信號；（2）數(shù)控裝置到變頻器的速度或頻率信號；（3）變頻器到數(shù)控裝置的故障等狀態(tài)信號。因此所有關(guān)于對變頻器的操作和反饋均可在數(shù)控面板進(jìn)行編程和顯示。

2.2主軸變頻控制的系統(tǒng)構(gòu)成

不使用變頻器進(jìn)行變速傳動(dòng)的數(shù)控車床一般用時(shí)間控制器確認(rèn)電機(jī)轉(zhuǎn)速到達(dá)指令速度開始進(jìn)刀，而使用變頻器后，機(jī)床可按指令信號進(jìn)刀，這樣一來就提高了效率。

在本系統(tǒng)中，速度信號的傳遞是通過數(shù)控裝置到變頻器的模擬給定通道（電壓或電流），通過變頻器內(nèi)部關(guān)于輸入信號與設(shè)定頻率的輸入輸出特性曲線的設(shè)置，數(shù)控裝置就可以方便而自由地控制主軸的速度。該特性曲線必須涵蓋電壓/電流信號、正/反作用、單/雙極性的不同配置，以滿足數(shù)控車床快速正反轉(zhuǎn)、自由調(diào)速、變速切削的要求。

3.無速度傳感器的矢量控制變頻器

3.1主軸變頻器的基本選型

目前較為簡單的一類變頻器是V/F控制（簡稱標(biāo)量控制），它就是一種電壓發(fā)生模式裝置，對調(diào)頻過程中的電壓進(jìn)行給定變化模式調(diào)節(jié)，常見的有線性V/F控制（用于恒轉(zhuǎn)矩）和平方V/F控制（用于風(fēng)機(jī)水泵變轉(zhuǎn)矩）。

標(biāo)量控制的弱點(diǎn)在于低頻轉(zhuǎn)矩不夠（需要轉(zhuǎn)矩提升）、速度穩(wěn)定性不好（調(diào)速范圍1：10），因此在車床主軸變頻使用過程中被逐步淘汰，而矢量控制的變頻器正逐步進(jìn)行推廣。

所謂矢量控制，最通俗的講，為使鼠籠式異步機(jī)像直流電機(jī)那樣具有優(yōu)秀的運(yùn)行性能及很高的控制性能，通過控制變頻器輸出電流的大小、頻率及其相位，用以維持電機(jī)內(nèi)部的磁通為設(shè)定值，產(chǎn)生所需要的轉(zhuǎn)矩。

矢量控制相對于標(biāo)量控制而言，其優(yōu)點(diǎn)有：（1）控制特性非常優(yōu)良，可以直流電機(jī)的電樞電流加勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)相媲美；（2）能適應(yīng)要求高速響應(yīng)的場合；（3）調(diào)速范圍大（1：100）；（4）可進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制。

當(dāng)然相對于標(biāo)量控制而言，矢量控制的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、計(jì)算煩瑣，而且必須存貯和頻繁地使用電動(dòng)機(jī)的參數(shù)。矢量控制分無速度傳感器和有速度傳感器兩種方式，區(qū)別在于后者具有更高的速度控制精度（萬分之五），而前者為千分之五，但是在數(shù)控車床中無速度傳感器的矢量變頻器的控制性能已經(jīng)符合控制要求，所以這里推薦并介紹無速度傳感器的矢量變頻器。

3.2無速度傳感器的矢量變頻器

無速度傳感器的矢量變頻器目前包括西門子、艾默生、東芝、日立、LG、森蘭等廠家都有成熟的產(chǎn)品推出，總結(jié)各自產(chǎn)品的特點(diǎn)，它們都具有以下特點(diǎn)：（1）電機(jī)參數(shù)自動(dòng)辯識(shí)和手動(dòng)輸入相結(jié)合；（2）過載能力強(qiáng)，如50%額定輸出電流2min、180%額定輸出電流10s；（3）低頻高輸出轉(zhuǎn)矩，如150%額定轉(zhuǎn)矩/1HZ；（4）各種保護(hù)齊全（通俗地講，就是不容易炸模塊）。

無速度傳感器的矢量控制變頻器不僅改善了轉(zhuǎn)矩控制的特性，而且改善了針對各種負(fù)載變化產(chǎn)生的不特定環(huán)境下的速度可控性。

3.3矢量控制中的電機(jī)參數(shù)辨識(shí)

由于矢量控制是著眼于轉(zhuǎn)子磁通來控制電機(jī)的定子電流，因此在其內(nèi)部的算法中大量涉及到電機(jī)參數(shù)。從異步電動(dòng)機(jī)的T型等效電路表示中可以看出，電機(jī)除了常規(guī)的參數(shù)如電機(jī)極數(shù)、額定功率、額定電流外，還有R1（定子電阻）、X11（定子漏感抗）、R2（轉(zhuǎn)子電阻）、X21（轉(zhuǎn)子漏感抗）、Xm（互感抗）和I0（空載電流）。

參數(shù)辨識(shí)中分電機(jī)靜止辨識(shí)和旋轉(zhuǎn)辨識(shí)2種，其中在靜止辨識(shí)中，變頻器能自動(dòng)測量并計(jì)算頂子和轉(zhuǎn)子電阻以及相對于基本頻率的漏感抗，并同時(shí)將測量的參數(shù)寫入；在旋轉(zhuǎn)辨識(shí)中，變頻器自動(dòng)測量電機(jī)的互感抗和空載電流。

在參數(shù)辨識(shí)中，必須注意：（1）若旋轉(zhuǎn)辨識(shí)中出現(xiàn)過流或過壓故障，可適當(dāng)增減加減速時(shí)間；（2）旋轉(zhuǎn)辨識(shí)只能在空載中進(jìn)行；（3）如辨識(shí)前必須首先正確輸入電機(jī)銘牌的參數(shù)。

3.4數(shù)控車床主軸變頻矢量控制的功能設(shè)置

使用在主軸中變頻器的功能設(shè)置分以下幾部分：

（1）矢量控制方式的設(shè)定和電機(jī)參數(shù)。

（2）開關(guān)量數(shù)字輸入和輸出。

（3）模擬量輸入特性曲線。

（4）SR速度閉環(huán)參數(shù)設(shè)定。

【參考文獻(xiàn)】

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關(guān)鍵詞：電氣系統(tǒng) 數(shù)控機(jī)床 PLC

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1007-9416（2012）11-0028-02

由于近年來，PLC（可編程控制器）技術(shù)取得了快速發(fā)展，其在自動(dòng)控制之中的運(yùn)用也變得更為廣泛。PLC是一種專門為工業(yè)運(yùn)用而設(shè)計(jì)出來的計(jì)算機(jī)，目前已經(jīng)被運(yùn)用到數(shù)控機(jī)床這一工業(yè)領(lǐng)域之中?？删幊炭刂破髟诳刂频男阅芎陀布杀镜戎T多方面所展現(xiàn)出的種種優(yōu)勢均為其他種類的工業(yè)控制產(chǎn)品所無法進(jìn)行比擬的。所以，可編程控制器技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化在數(shù)控機(jī)床中的運(yùn)用正在變得愈來愈多。

1、數(shù)控車床電氣控制電路分析

1.1　工作原理及功能

數(shù)控車床根據(jù)被加工零件工作圖與工藝過程卡，用規(guī)定的數(shù)控代碼和程序格式編寫加工程序，將正確的加工程序輸入數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)將給定的加工程序和輸入的信號，進(jìn)行運(yùn)算和控制處理，然后將處理的結(jié)果送往控制系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床的各運(yùn)動(dòng)部件有序地按機(jī)械加工要求運(yùn)行，自動(dòng)地制造出合格的零件。數(shù)控車床是用來加工軸類或盤類的回轉(zhuǎn)體零件，自動(dòng)完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、圓弧面、端面、螺紋等工序的切削加工，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)。改造后的車床應(yīng)該滿足上述功能。

1.2　電氣控制電路的分析

1.2.1　主軸電機(jī)電氣控制

主軸電動(dòng)機(jī)M3是一臺(tái)交流變頻電動(dòng)機(jī)，由變頻器驅(qū)動(dòng)，正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及速度控制也是由數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行控制。

1.2.2　主軸控制

來自零件程序的輸入信號有：M03、M04、M05。

來自機(jī)床操作面板有主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、點(diǎn)動(dòng)、停止。

輸出信號：主軸正轉(zhuǎn)Q0.0；主軸反轉(zhuǎn)Q0.1；主軸停止Q0.2。

1.2.3　其他輔助電機(jī)控制

數(shù)控車床輔助電機(jī)主要有刀架電機(jī)、冷卻泵電機(jī)、泵電機(jī)，各輔助電機(jī)的控制簡述如下：

（1）冷卻泵電動(dòng)機(jī)控制：

來自零件程序輸入信號有：MO8、MO9；來自機(jī)床操作面板，冷卻起停鍵；冷卻控制輸出信號：Q0.3；手動(dòng)控制-按紐；自動(dòng)控制-數(shù)控指令M代碼。

（2）泵電動(dòng)機(jī)控制：

輸入信號：來自機(jī)床參數(shù)設(shè)置導(dǎo)軌間隔；來自機(jī)床控制面板導(dǎo)軌鍵；輸出信號控制Q06；手動(dòng)控制-按鈕；自動(dòng)控制-機(jī)床參數(shù)設(shè)定。

（3）刀架電動(dòng)機(jī)控制：

輸入信號：I0.0　I0.1　I0.2　I0.3　I0.4　I0.5　I0.6　來自刀位檢測信號

來自零件程序T代碼有I1.0：T1；I1.1：T2；I1.2 T3；I1.3：T4；

來自機(jī)床控制面板手動(dòng)換刀鍵。

輸出信號：刀架正轉(zhuǎn)Q0.4；刀架反轉(zhuǎn)Q0.5。手動(dòng)控制—按鈕：數(shù)控系統(tǒng)

KM1

KM2

刀架電動(dòng)機(jī)M3。自動(dòng)控制—數(shù)控指令T代碼：數(shù)控系統(tǒng)

KM1

KM2

刀架電動(dòng)機(jī)M3。

2、電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1　強(qiáng)電電氣控制柜的設(shè)計(jì)

2.1.1　控制電路及組成

（1）控制電路：1）交流380V電源通過漏電保護(hù)總開關(guān)QS和空氣開關(guān)QF1供主軸變頻器使用。2）交流380V電源通過變壓器轉(zhuǎn)換成交流220V電源通過空氣開關(guān)QF2、供給伺服放大器作電源用。3）交流380V電源通過變壓器轉(zhuǎn)換成交流220V電源通過U41、W41經(jīng)開關(guān)電源供直流24V給系統(tǒng)供電用。4）交流380V電源通過空氣開關(guān)QF3，接觸器KM1、KM2使刀架正轉(zhuǎn)（換位）、反轉(zhuǎn)。

（2）電路組成：380V電源經(jīng)開關(guān)QS后接入各電源回路中，開關(guān)QS后有4個(gè)空氣開關(guān)（QF1、QF2、QF3、QF4）、3個(gè)接觸器（KM1、KM2、KM3）、1個(gè)DC24/5A開關(guān)電源、1個(gè)2.2KW變壓器等組成。所有強(qiáng)電都安裝在電控柜內(nèi)。

2.1.2　電源輸出

（1）I/O接口模塊直流24V接線柱已與外部相連。如發(fā)現(xiàn)電壓不穩(wěn)，立急斷電，查明原因并解決后才能上電，直流24V開關(guān)電源容量為直流24V/5A，數(shù)控系統(tǒng)需3A，外部電源可提供2A容量供用戶使用。（2）電源輸出模塊有一電源鑰匙開關(guān)，其開關(guān)是為強(qiáng)電的控制回路供電。

2.2　電氣控制電路的設(shè)計(jì)

數(shù)控系統(tǒng)由隔離變壓器提供AC220V電源，以避免電網(wǎng)擾動(dòng)對系統(tǒng)的干擾。X軸和Z軸的驅(qū)動(dòng)裝置由機(jī)床變壓器提供AC220V電源。采用兩個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓電源分別提供I/O+24V和中間繼電器+24V，以避免干擾對I/O信號的影響。整個(gè)系統(tǒng)的電源配置必須接地可良好，因?yàn)榻拥氐暮脡闹苯佑绊懙较到y(tǒng)的抗干擾性和安全性。

2.2.1　主電路設(shè)計(jì)

數(shù)控車床主電路包括主軸控制電路、刀架電機(jī)控制電路、冷卻電機(jī)控制電路和伺服驅(qū)動(dòng)組成。如圖1所示為數(shù)控車床電氣控制中的380V強(qiáng)電回路圖。

QS為電源總開關(guān)，QF1、QF3、QF4、QF2分別為主軸控制、刀架控制、冷卻控制、伺服驅(qū)動(dòng)空氣開關(guān)為電路的短路保護(hù)。TC1為控制變壓器，初級為AC380V，次級為AC220V。

主軸控制電動(dòng)機(jī)M1，由變頻器控制主軸的轉(zhuǎn)速；刀架電動(dòng)機(jī)M3由接觸器KM1/KM2來控制正反轉(zhuǎn)；冷卻控制電動(dòng)機(jī)M2由接觸器KM3控制正轉(zhuǎn)。

2.2.2　控制電路設(shè)計(jì)

數(shù)控車床控制電路包括冷卻控制、刀架控制、風(fēng)機(jī)冷卻、開關(guān)電源、CNC系統(tǒng)控制等組成。如圖2所示。

數(shù)控車床系統(tǒng)輸出接口，控制功能有主軸正轉(zhuǎn)、主軸反轉(zhuǎn)、冷卻控制、刀架正轉(zhuǎn)、刀架反轉(zhuǎn)等功能。伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。其正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及速度控制是由數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行控制的。

3、結(jié)語

數(shù)控機(jī)床是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、PLC　技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等于一身的機(jī)電一體化產(chǎn)物，作為數(shù)控機(jī)床核心的控制系統(tǒng)直接關(guān)系到設(shè)備的正常運(yùn)行，利用數(shù)控機(jī)床PLC　的強(qiáng)大功能，可以充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)的作用，還可以為數(shù)控機(jī)床故障診斷及故障維修帶來極大的方便

參考文獻(xiàn)

[1]張路霞.利用PLC進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的故障檢測[J].設(shè)備管理與維修，2011.3.

篇6

【關(guān)鍵詞】說課；數(shù)控機(jī)床；電氣控制；課程建設(shè)

1 課程標(biāo)準(zhǔn)

1.1 課程定位

本課程是數(shù)控技術(shù)專業(yè)的職業(yè)技能課。數(shù)控機(jī)床裝調(diào)與維修能力是該專業(yè)對口工作崗位要求學(xué)生具備的核心能力之一。因此，本課程的課程定位為：掌握數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)和工作原理，為從事操作、調(diào)試、維修數(shù)控機(jī)床相關(guān)工作奠定基礎(chǔ)。

1.2 課程目標(biāo)

在課程銜接上，《數(shù)控機(jī)床電氣控制》的先導(dǎo)課程有：電工電子，PLC技術(shù)應(yīng)用及實(shí)訓(xùn)，數(shù)控原理與數(shù)控機(jī)床；后續(xù)課程為數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修。所以該課程在課程體系中起承上啟下的作用，以期通過對該課程的學(xué)習(xí)達(dá)到以下三個(gè)目標(biāo)：

1）知識(shí)目標(biāo)：

掌握常用低壓電器、執(zhí)行電器及檢測裝置的工作原理；

掌握數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的基本環(huán)節(jié)和基本電路的工作原理。

2）能力目標(biāo)：

具有識(shí)讀簡單數(shù)控機(jī)床電氣原理圖和連接圖的能力；

具有安裝、調(diào)試與檢修簡單機(jī)床的電氣線路的能力。

3）素質(zhì)目標(biāo)：

對從事機(jī)床電氣線路的維護(hù)、安裝和調(diào)試等工作充滿熱情；

養(yǎng)成良好的職業(yè)素養(yǎng)和強(qiáng)烈的責(zé)任感。

1.3 課程內(nèi)容設(shè)計(jì)

1.3.1 課程內(nèi)容設(shè)計(jì)理念

《數(shù)控機(jī)床電氣控制》課程是基于工作過程的理念設(shè)計(jì)的：根據(jù)職業(yè)能力確定教學(xué)目標(biāo)、根據(jù)工作任務(wù)整合教學(xué)內(nèi)容、根據(jù)工作崗位設(shè)計(jì)教學(xué)情境、根據(jù)工作流程設(shè)計(jì)教學(xué)過程、根據(jù)職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

遵循該理念，我們首先針對對口崗位深入企業(yè)調(diào)研，根據(jù)調(diào)研結(jié)果確定崗位所需的職業(yè)能力、工作任務(wù)與工作流程等，從而確定學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容與教學(xué)過程等。最終，我們設(shè)計(jì)了6個(gè)項(xiàng)目，分別為：數(shù)控機(jī)床電氣控制概述、數(shù)控機(jī)床常用電器、數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)、普通機(jī)床電氣控制、機(jī)床數(shù)控裝置、可編程邏輯控制器及其應(yīng)用。

1.3.2 課程內(nèi)容組織與安排

我們以實(shí)際數(shù)控機(jī)床設(shè)備或機(jī)床配件為載體、遵循“行動(dòng)導(dǎo)向”的認(rèn)知規(guī)律，實(shí)施項(xiàng)目化教學(xué)。

1.3.3 課程重難點(diǎn)及解決辦法

課程重點(diǎn)為：

1）數(shù)控機(jī)床常用控制電器的結(jié)構(gòu)及原理；

2）數(shù)控機(jī)床電氣控制線路的基本環(huán)節(jié)。

課程難點(diǎn)為：

1）數(shù)控機(jī)床電氣原理圖的分析；

2）數(shù)控機(jī)床電氣故障分析及排除。

針對以上重難點(diǎn)，我們的解決辦法是：

1）認(rèn)知規(guī)律，由簡單到復(fù)雜、由單一到綜合設(shè)計(jì)項(xiàng)目；

2）配合任務(wù)，講解關(guān)聯(lián)知識(shí)；配合進(jìn)度，訓(xùn)練技能方法；

3）理論與實(shí)踐相結(jié)合，加深對知識(shí)的理解。

2 教材及教學(xué)參考資料

2.1 教材及參考資料

教材選用的是大連理工大學(xué)出版社出版、新世紀(jì)高職高專教材編審委員會(huì)組編的《數(shù)控機(jī)床電氣控制》，教參一是化學(xué)工業(yè)出版社出版的《數(shù)控機(jī)床電氣控制》，為高職高?！笆晃濉币?guī)劃教材；另一教參為西安電子科技大學(xué)出版的《數(shù)控機(jī)床電氣控制》，為高職高?！笆濉币?guī)劃教材。為了拓展學(xué)生的知識(shí)面、滿足不同層次學(xué)生的需求，還向?qū)W生了推薦了國家精品課程資源網(wǎng)及一些院校的省級和校級精品課程網(wǎng)站。

3 學(xué)情與學(xué)生學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo)

目前學(xué)生普遍呈現(xiàn)理論基礎(chǔ)薄弱、學(xué)習(xí)熱情不高、喜歡動(dòng)手操作及習(xí)慣老師監(jiān)管的現(xiàn)狀。針對這種現(xiàn)狀，我們在教學(xué)時(shí)，充分利用多媒體條件，圖文并茂激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣；理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，利用其喜歡動(dòng)手的特點(diǎn)提高教學(xué)效果；過程性評價(jià)與終結(jié)性評價(jià)相結(jié)合，將壓力從期末向平時(shí)分散，改善學(xué)生自控力不足、習(xí)慣老師監(jiān)管的問題。

4 教學(xué)方法與手段

4.1 教學(xué)方法

該課程采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、分組討論法、講授法和情境教學(xué)法四種教學(xué)方法。

任務(wù)驅(qū)動(dòng)法：提出任務(wù)目標(biāo)，創(chuàng)建真實(shí)的教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生在一開始就得到啟發(fā)、產(chǎn)生興趣，從而提高學(xué)習(xí)的積極性。

分組討論法：提出任務(wù)后，讓學(xué)生進(jìn)行分組討論，充分發(fā)揮其主體性。

講授法：通過多媒體課件演示電氣控制電路的工作原理，使學(xué)生掌握控制電路的基本組成及設(shè)計(jì)思路。

情境教學(xué)法：配合對實(shí)驗(yàn)設(shè)備的操作，使教學(xué)內(nèi)容更加形象生動(dòng)，理論聯(lián)系實(shí)際。

4.2 教學(xué)手段

本課程采多媒體教學(xué)教學(xué)法，以提高教學(xué)生動(dòng)性和效率。同時(shí)，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，將課堂教學(xué)延伸到課外。此外，還積極組織學(xué)生參與比賽和考證，通過比賽和考證促進(jìn)教學(xué)效果的提高。

4.3 考核標(biāo)準(zhǔn)

過程性評價(jià)與終結(jié)性評價(jià)相結(jié)合，將壓力從期末向平時(shí)分散。

5 教學(xué)程序設(shè)計(jì)

以機(jī)床工作臺(tái)的前進(jìn)和后退控制為例來說明一個(gè)項(xiàng)目的教學(xué)程序設(shè)計(jì)。

首先，復(fù)習(xí)正轉(zhuǎn)控制的電氣原理，復(fù)習(xí)完后提出很多場合需要電動(dòng)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)，如機(jī)床工作臺(tái)的前進(jìn)和后退，問如何實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制？（15分鐘）

第二，以正轉(zhuǎn)電路為基礎(chǔ)，分別從主電路和控制電路兩部分推導(dǎo)正反轉(zhuǎn)電路的原理圖。（25分鐘）

第三，正反轉(zhuǎn)電路的完善。

問題一：如果在按下正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕時(shí)不小心按下反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕，會(huì)成電路短路故障

問題一解決方法：在正轉(zhuǎn)接觸器的線圈KM1支路中串入反轉(zhuǎn)接觸器KM2的常閉觸頭，在KM2的線圈支路中串入KM1的常閉觸頭――這就是“互鎖”的概念

問題二：電動(dòng)機(jī)由正轉(zhuǎn)變反轉(zhuǎn)或由反轉(zhuǎn)變正轉(zhuǎn)的操作中，必須先按停車按鈕SB1，難以提高生產(chǎn)效率。

問題二解決方法：在KM1的線圈電路中串入反轉(zhuǎn)啟動(dòng)的常閉觸頭，在KM2的線圈電路中串入正轉(zhuǎn)啟動(dòng)的常閉觸頭，實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)及反轉(zhuǎn)到正轉(zhuǎn)的直接切換――這就是“機(jī)械互鎖”的概念，并與前面的互鎖一起構(gòu)成“雙重互鎖”。

第四，電氣原理講解（25分鐘）。從正轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)向反轉(zhuǎn)切換、停止三部分講解電氣原理。

第五，布置作業(yè)（5分鐘）。要求學(xué)生了解正反轉(zhuǎn)在其它場合的應(yīng)用，尤其是在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用，從而拓展學(xué)生的認(rèn)識(shí)。

課程特色：

1）課程基于工作過程設(shè)計(jì)課程，教學(xué)與實(shí)際貼切；

2）過程考核與綜合考核相結(jié)合，實(shí)施全過程監(jiān)控。

【參考文獻(xiàn)】

篇7

關(guān)鍵詞：PLC；數(shù)控機(jī)床；控制系統(tǒng)

1、可編程控制器

可編程控制器簡稱PLC，普遍被運(yùn)用在內(nèi)部程序的存儲(chǔ)工作中，為系統(tǒng)提供了良好的編程條件，用戶可以借助該存儲(chǔ)器進(jìn)行計(jì)數(shù)、算數(shù)操作、邏輯運(yùn)算等活動(dòng)，而通過輸入定時(shí)、順序控制等指令后即可生效，而生產(chǎn)過程中可以依靠PLC進(jìn)行數(shù)字、模擬方式的輸入/輸出控制。PLC數(shù)控機(jī)床利用了傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的優(yōu)勢，同時(shí)嵌入了先進(jìn)的PLC技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，發(fā)揮自動(dòng)控制和微電子的作用，使其滿足數(shù)控機(jī)床運(yùn)行和新型工業(yè)生產(chǎn)的雙重要求。

2、數(shù)控機(jī)床

數(shù)控機(jī)床以機(jī)床本體為基礎(chǔ)，通過核心部分?jǐn)?shù)控裝置來發(fā)號和控制驅(qū)動(dòng)機(jī)床，伺服系統(tǒng)發(fā)出指令后驅(qū)動(dòng)機(jī)床會(huì)按照標(biāo)準(zhǔn)流程來執(zhí)行，數(shù)控機(jī)床依靠三大主體部門來發(fā)揮職能作用，而數(shù)控系統(tǒng)會(huì)控制機(jī)床內(nèi)部，以數(shù)字輸入的形式來完成信息輸出與輸入工作。

3、數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)

3.1 數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，通過輸入信息到數(shù)控裝置中，使其作用于PLC、主軸控制單元、速度控制單元以及伺服電機(jī)，機(jī)床電器邏輯控制裝置，位置檢測反饋裝置會(huì)通過數(shù)控裝置將信息輸出，完成整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)通工作。

3.2 數(shù)控裝置的組成

微型計(jì)算機(jī)為數(shù)控裝置提供了穩(wěn)定的基礎(chǔ)和條件，使其能滿足各項(xiàng)數(shù)字控制活動(dòng)要求，而數(shù)控機(jī)床通常簡稱為CNC，它擁有微型計(jì)算機(jī)機(jī)構(gòu)和數(shù)控裝置功能模塊兩大主要部分，為系統(tǒng)運(yùn)行提供了輸入/輸出裝置、存儲(chǔ)器、接口以及總線、中央處理單元，但是針對單一或復(fù)雜命令的執(zhí)行都要啟動(dòng)軟件和硬件雙重裝置，在系統(tǒng)程序的指揮下完成，而控制和管理軟件會(huì)協(xié)調(diào)和指揮硬件。

4、基于PLC數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

我們在數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)中嵌入可編程控制器，以變頻器、電機(jī)、光柵尺等裝置為主，保持系統(tǒng)的全封閉循環(huán)空間，通過存儲(chǔ)器編程來加強(qiáng)數(shù)控系統(tǒng)的精度，不斷增加適用對象數(shù)量。數(shù)控機(jī)床本身能夠檢測刀位情況，操作換刀、斷刀等活動(dòng)，還能檢測和連接通信，進(jìn)一步提升了數(shù)控機(jī)床的性能和作用，在實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化的過程中降低成本、提高生產(chǎn)效率，保證數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

4.1 硬件結(jié)構(gòu)

針對數(shù)控機(jī)床的硬件設(shè)計(jì)利用機(jī)械部分為基礎(chǔ)，通過硬件電路和上下位軟件來完成整體構(gòu)造，數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)中的硬件電路發(fā)揮著機(jī)床驅(qū)動(dòng)的作用，同時(shí)能為各部門傳遞有效的信息，為系統(tǒng)提供最穩(wěn)固的保護(hù)。機(jī)械手換刀、斷刀檢測都是硬件部分提供的功能之一，氣缸外壁的電磁感應(yīng)系統(tǒng)會(huì)控制并顯示機(jī)床機(jī)械手的位置，而光纖傳感器會(huì)隨時(shí)檢查刀具的情況。

4.2 系統(tǒng)初始化

系統(tǒng)初始化會(huì)提供工作原點(diǎn)復(fù)位和機(jī)床原點(diǎn)復(fù)位兩項(xiàng)選擇，如圖2所示為系統(tǒng)坐標(biāo)系示意圖，在工件原點(diǎn)中放置毛坯和芯模，通過工件、工作和機(jī)床三大坐標(biāo)來完成系統(tǒng)指令。機(jī)床原點(diǎn)的復(fù)位操作通過數(shù)軸的極限開關(guān)來控制，而按下復(fù)位按鈕后機(jī)床就會(huì)回到初始原點(diǎn)，準(zhǔn)確定位旋壓加工位置。機(jī)床坐標(biāo)系為整個(gè)機(jī)床坐標(biāo)復(fù)位工作提供了有效的參照，保證機(jī)床待機(jī)加工前后的位置符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，減少位置誤差。機(jī)床運(yùn)行過程中零件裝卡無恙以及旋壓制品裝卸正常的基礎(chǔ)上要減少原則和位置距離，使得加工起始位置能滿足設(shè)定原則，機(jī)床功能在考慮硬件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上挖掘可編程控制器的作用。

4.3 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

針對系統(tǒng)功能模塊的設(shè)計(jì)要同時(shí)滿足硬件和軟件雙重要求，而只有符合系統(tǒng)運(yùn)行和硬件結(jié)構(gòu)的軟件才能使用于機(jī)床中。嵌入下位機(jī)軟件的過程中需要滿足許多條件，當(dāng)將其放置到SIMO-TIOND環(huán)境中時(shí)，下位機(jī)會(huì)接收來自各部門的數(shù)據(jù)，將機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)和部件執(zhí)行情況監(jiān)測出來。

篇8

【關(guān)鍵詞】可編程控制器（PLC）；數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)；實(shí)際應(yīng)用

前言

目前，可編程控制器（PLC）應(yīng)該廣泛地應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床的前期設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理、過程控制、生產(chǎn)控制中，提高了數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化控制水平和加工精度。在本文中，筆者對可編程控制器（PLC）在數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)中運(yùn)用的情況提供了相關(guān)見解。

1 PLC在數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)中的運(yùn)用難點(diǎn)

一般而言，數(shù)控機(jī)床主要由主體機(jī)床、輸入/輸出設(shè)備、檢測反饋設(shè)備、伺服系統(tǒng)、可編程控制器（PLC）、觸摸屏等六個(gè)部分構(gòu)成。

數(shù)控機(jī)床的每一個(gè)構(gòu)成部分均有不同的分工和職責(zé)，所以可編程控制器（PLC）的應(yīng)用也存在不同的困難：（1）主體機(jī)床主要包括機(jī)械設(shè)備和電氣設(shè)備兩個(gè)關(guān)鍵設(shè)備，因此在進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該綜合考慮機(jī)械設(shè)備和電氣設(shè)備兩個(gè)方面，而后才能夠確定數(shù)控機(jī)床的各種功能。不論是數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)，還是數(shù)控機(jī)床的機(jī)械要求均非常復(fù)雜，為了能夠揚(yáng)長避短，機(jī)電設(shè)計(jì)雙方必須要進(jìn)行及時(shí)有效地溝通。（2）輸入/輸出設(shè)備主要負(fù)責(zé)把各種加工信息傳輸給計(jì)算機(jī)以及將計(jì)算機(jī)的操作指令回傳給操作系統(tǒng)，因此，輸入/輸出設(shè)備要求具有可靠穩(wěn)定的工作狀態(tài)和良好的信息傳輸能力，將信息延遲降到最低。（3）檢測反饋設(shè)備主要負(fù)責(zé)檢測控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)是否安全是否穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)故障元件自動(dòng)檢測、系統(tǒng)行程保護(hù)等功能非常重要，同樣也具有一定難度。不建議使用開環(huán)控制方式，開環(huán)控制沒有反饋環(huán)節(jié)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性不高，精確度不高，使用于對系統(tǒng)穩(wěn)定性精確度要求不高的簡單的系統(tǒng)。閉環(huán)控制的優(yōu)點(diǎn)是充分發(fā)揮了反饋的重要作用，排除了難以預(yù)料或不確定的因素，使校正行動(dòng)更準(zhǔn)確，更有力，如通過編碼器或者光柵尺反饋達(dá)到伺服的精確定位。（4）伺服系統(tǒng)的選件、裝備、編程、操作等必須要具有一定的合理性，同時(shí)保證機(jī)床加工具有很高的穩(wěn)定性和精度。實(shí)際操作中的加工速度和加工精度需要進(jìn)行很好地權(quán)衡。另外，一旦現(xiàn)場條件出現(xiàn)轉(zhuǎn)變，伺服系統(tǒng)當(dāng)中的各種操作參數(shù)也應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)地修改，但是這些修改必須要滿足操作連續(xù)性的要求，并且允許在線進(jìn)行修改。（5）除此之外，應(yīng)該將壓敏電阻安裝在電源輸入端從而有效防止防止可編程控制器（PLC）因?yàn)殡妷哼^高等原因而損壞；變壓器等發(fā)熱元件不能夠安裝可編程控制器（PLC）的下方，并且伺服驅(qū)動(dòng)器也要與可編程控制器（PLC）保持一定距離，避免因?yàn)檫^熱造成可編程控制器（PLC）燒毀。

2 基于PLC的數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)方案

2.1 粗定位階段和精定位階段的科學(xué)劃分

將定位過程科學(xué)劃分為粗定位階段和精定位階段，能夠在保障地位精度的同時(shí)有效提高定位速度。具體內(nèi)容是，脈沖控制步進(jìn)電機(jī)采用頻率相同但是脈沖當(dāng)量不同的脈沖對其進(jìn)行控制。（1）粗定位階段主要是指，在點(diǎn)位過程（處于該過程時(shí)刀具不進(jìn)行切削作業(yè)）當(dāng)中采用大脈沖當(dāng)量，例如，0.1mm/步、1.0mm/步、1.5mm/步等等。（2）精定位階段主要是指，完成粗定位階段之后，應(yīng)該采用小脈沖當(dāng)量來使工作臺(tái)或者刀具慢慢代加工零件進(jìn)而確保定位精度，例如，0.01mm步。從分工角度來看，粗定位階段負(fù)責(zé)提升定位速度，精定位階段負(fù)責(zé)保證定位精度，并且由于精定位階段僅僅占全部定位行程的1%-2%左右，基本上不影響定位速度。在機(jī)械設(shè)備方面可以采用兩套變速裝置，粗定位階段由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，精定位階段則進(jìn)行降速驅(qū)動(dòng)，由電磁離合器控制兩套變速裝置的切換。

2.2 利用BCD碼撥盤數(shù)據(jù)輸人應(yīng)用功能指令

在可編程控制器（PLC）控制系統(tǒng)當(dāng)中安裝BCD碼撥盤之后，則可以省略數(shù)碼輸人顯示電路。此舉不僅讓硬件電路得到了簡化和優(yōu)化，更加降低了可編程控制器（PLC）輸入點(diǎn)的使用數(shù)量，此外，還能夠?qū)崿F(xiàn)各種操作執(zhí)行的存儲(chǔ)與傳輸，提高了操作的方便性。如果配合簡單的硬件譯碼電路，就可顯示有關(guān)參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化。為避免在系統(tǒng)運(yùn)行中撥動(dòng)撥盤可能給系統(tǒng)造成的波動(dòng)，最好設(shè)置一輸人鍵，當(dāng)確認(rèn)各片撥盤都撥到位后再按該鍵，這時(shí)數(shù)據(jù)才被PLC讀人并處理。

2.3 觸摸屏全指令顯示

采用觸摸屏對指令、故障信息等內(nèi)容進(jìn)行直觀顯示，工作人員通常顯示的故障代碼可以找到問題根源；另外，在觸摸屏上進(jìn)行各種手動(dòng)操作更加簡單容易。

2.4 PLC外部元件故障的自動(dòng)檢測

由于PLC具有極高的可靠性，因此PLC控制系統(tǒng)中絕大部分的故障不是來自PLC本身，而是由于外部元件故障引起的，例如常見的按鈕或行程開關(guān)觸點(diǎn)的熔焊及氧化就分別對應(yīng)著短路故障及開路故障。系統(tǒng)一旦自動(dòng)檢測到元件故障，應(yīng)不僅具有聲光報(bào)警功能，而且能立即顯示故障代碼，以便用戶據(jù)此迅速判斷出故障原因。

2.5 檢查反饋功能

數(shù)控機(jī)床各軸均設(shè)二端極限傳感器和原點(diǎn)傳感器，冷卻和也都有異常檢測，在報(bào)警燈和人機(jī)界面處顯示報(bào)警信息，由光柵、感應(yīng)同步器等位置檢測裝置測得的實(shí)際位置反饋信號，隨時(shí)與給定值進(jìn)行比較，將兩者的差值放大和變換，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以給定的速度向著消除偏差的方向運(yùn)動(dòng)，直到給定位置與反饋的實(shí)際位置的差值等于零為止。閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上比開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)復(fù)雜，成本也高，對環(huán)境室溫要求嚴(yán)，設(shè)計(jì)和調(diào)試都比開環(huán)系統(tǒng)難，但是可以獲得比開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)更高的精度，更快的速度，驅(qū)動(dòng)功率更大的特性指標(biāo)。

2.6 可編程控制器（PLC）梯形圖編程方法

應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床當(dāng)中的可編程控制器（PLC）具有良好檢測功能與顯示功能，其中，可編程控制器（PLC）梯形圖能夠顯示數(shù)控機(jī)床的各種參數(shù)信息，例如機(jī)床參數(shù)、機(jī)床工作狀態(tài)、刀具管理數(shù)據(jù)、坐標(biāo)位置數(shù)據(jù)等，具有十分廣泛的用途。通過可編程控制器（PLC）梯形圖，我們能夠非常直觀地觀察機(jī)床的定時(shí)器、內(nèi)部繼電器以及各種接口的狀態(tài)信息。同時(shí)，我們可以利用可編程控制器（PLC）梯形圖所反映出來的控制邏輯，對數(shù)控機(jī)床設(shè)備的故障原因進(jìn)行跟蹤。具體而言就是，可編程控制器（PLC）梯形圖本身具有動(dòng)態(tài)監(jiān)控功能，能夠?qū)ο嚓P(guān)設(shè)備運(yùn)行信號是否正確進(jìn)行觀察，出現(xiàn)出現(xiàn)信號錯(cuò)誤，則能夠利用梯形圖對其進(jìn)行向前或者向后的翻查與跟蹤，確定導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)處于錯(cuò)誤狀態(tài)的因素，我們予以及時(shí)地糾正。

為了更加生動(dòng)地闡述可編程控制器（PLC）梯形圖編程方法，下面將Fanuc Oi系列數(shù)控系統(tǒng)作為本文的案例進(jìn)行比較詳細(xì)的分析和探討。首先按下【SYSTEM】鍵進(jìn)入到可編程控制器（PLC）梯形圖界面，隨后按下【PMC】軟鍵，而后選擇按下【PMCLAD】，至此，我們便進(jìn)入到可編程控制器（PLC）動(dòng)態(tài)顯示的梯形圖程序界面。如果需要檢索相關(guān)的程序，則應(yīng)該按下【SEARCH】檢索信號軟鍵，利用界面上的左右方向軟件或者上下翻頁軟件來檢索自己所需要的信號。

3 結(jié)束語

在當(dāng)前的工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域，可編程控制器（PLC）非常受到人們的親睞，更是因此獲得大規(guī)模的應(yīng)用。相對于其它的工業(yè)自動(dòng)化控制產(chǎn)品，可編程控制器（PLC）具有硬件成本低、組機(jī)周期短以及控制性能強(qiáng)等諸多優(yōu)勢，并且由于可編程控制器（PLC）已經(jīng)問世幾十年，經(jīng)過不斷地完善和更新，其技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，具有良好的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]周荃. 淺談PLC在數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 濰坊高等職業(yè)教育，2008，(04)：125-126.

[2]劉芬. 論P(yáng)LC控制在機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 河北職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，(02)：223-224.

篇9

【關(guān)鍵詞】數(shù)控機(jī)床；電氣系統(tǒng)；故障診斷與維護(hù)

數(shù)控機(jī)床是集機(jī)、電、液、氣于一體的機(jī)電一體化裝備，數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)是其核心，它的可靠運(yùn)行，直接關(guān)系到整個(gè)設(shè)備運(yùn)行正常與否。當(dāng)電氣控制系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)迅速診斷故障，排除事故，使其恢復(fù)正常，同時(shí)應(yīng)進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)，這對于提高數(shù)控設(shè)備運(yùn)行效率非常重要。

1數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障診斷的方法

1.1直觀法

這是分析故障最初采用的方法，就是利用感官的檢查。它主要是利用人的感官對故障發(fā)生時(shí)的各種光、聲、味等異?，F(xiàn)象的觀察以及察看系統(tǒng)的每一處，遵循“先外后內(nèi)”的原則，診斷故障采用望、聞、問、摸等方法，由外向內(nèi)逐一檢查，往往可將故障范圍縮小到一個(gè)模塊或一塊印刷線路板。這要求維修人員具有豐富的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，要有多學(xué)科的較寬的知識(shí)和綜合判斷的能力。

1.2接口狀態(tài)檢查法

現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)多將PLC集成于其中，而CNC與PLC之間則以一系列接口信號形式相互通訊聯(lián)接。有些故障是與接口信號錯(cuò)誤或丟失相關(guān)的，這些接口信號有的可以在相應(yīng)的接口板和輸入/輸出板上有指示燈顯示，有的可以通過簡單操作在CRT屏幕上顯示，而所有的接口信號都可以用PLC編程器或者相應(yīng)的PC調(diào)出。這種檢查方法要求維修人員既要熟悉本機(jī)床的接口信號，又要熟悉PLC編程器的應(yīng)用。

1.3參數(shù)調(diào)整法

眾所周知，數(shù)控參數(shù)能直接影響數(shù)控機(jī)床的性能。數(shù)控系統(tǒng)、PLC及伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)都設(shè)置許多可修改的參數(shù)以適應(yīng)不同機(jī)床、不同工作狀態(tài)的要求。這些參數(shù)不僅能使各電氣系統(tǒng)與具體機(jī)床相匹配，而且更是使機(jī)床各項(xiàng)功能達(dá)到最佳化所必需的。因此，任何參數(shù)的變化甚至丟失都是不允許的；而隨機(jī)床的長期運(yùn)行所引起的機(jī)械或電氣性能的變化會(huì)打破最初的匹配狀態(tài)和最佳化狀態(tài)。此類故障多需要重新調(diào)整相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)方可排除。這種方法對維修人員的要求是很高的，不僅要對具體系統(tǒng)主要參數(shù)十分了解，既知曉其地址熟悉其作用，而且要有較豐富的電氣調(diào)試經(jīng)驗(yàn)。

1.4交換法

這是一種簡單易行的方法。當(dāng)發(fā)現(xiàn)故障或者不能確定是否故障板而又沒有備件情況下，可以將系統(tǒng)中相同或相兼容的兩個(gè)板互換檢查。在交換前一定要注意所要模板是否完好，而且狀態(tài)是否一致，故不僅硬件接線要正確交換，還要將一系列相應(yīng)的參數(shù)交換，否則不僅達(dá)不到目的，反而會(huì)產(chǎn)生新的故障造成思維的混亂，一定要事先考慮周全，設(shè)計(jì)好軟、硬件交換方案，準(zhǔn)確無誤再行交換檢查。

2數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的預(yù)防性維護(hù)

（1）嚴(yán)格遵循操作規(guī)程數(shù)控系統(tǒng)編程、操作和維修人員必須經(jīng)過專門的技術(shù)技能培訓(xùn)，熟悉數(shù)控機(jī)床的機(jī)械、數(shù)控系統(tǒng)、強(qiáng)電設(shè)備、液壓、氣源等部分的使用；按機(jī)床和系統(tǒng)使用說明的要求使用。盡量避免因操作不當(dāng)引起的故障。首次采用數(shù)控機(jī)床或不熟練工人來操作時(shí)，在使用的第一年內(nèi)，系統(tǒng)故障主要是操作不當(dāng)引起的。應(yīng)按操作規(guī)程要求進(jìn)行維護(hù)工作。有些部件需要定時(shí)加油和定期更換。

（2）對紙帶閱讀機(jī)或磁盤閱讀機(jī)的定期維護(hù)紙帶閱讀機(jī)或磁盤閱讀機(jī)是數(shù)控系統(tǒng)輸入的重要裝置，數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)、用戶宏程序和零件程序都要通過它輸入到CNC內(nèi)部。紙帶閱讀機(jī)讀帶部分有污物會(huì)使讀人的紙帶信息出現(xiàn)錯(cuò)誤。所以操作者應(yīng)對其進(jìn)行檢查，用紗布蘸酒精擦凈污物。對紙帶閱讀機(jī)的運(yùn)動(dòng)部分，如主動(dòng)輪滾軸、導(dǎo)向滾軸、壓緊滾軸等每周應(yīng)定時(shí)清理，對導(dǎo)向滾軸、張緊臂滾軸等每半年一次加注油。對于磁盤閱讀機(jī)中磁盤驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的磁頭，應(yīng)用專用清洗盤定期進(jìn)行清洗。

（3）防止數(shù)控裝置過熱定期清理數(shù)控裝置的散熱通風(fēng)系統(tǒng)，經(jīng)常檢查數(shù)控裝置上各冷卻風(fēng)扇工作是否正常。根據(jù)車間環(huán)境狀況，一個(gè)季度應(yīng)檢查清掃一次，具體方法：擰下螺釘，拆下空氣過濾器；在輕微振動(dòng)過濾器的同時(shí)，用壓縮空氣由里向外吹掉空氣過濾器內(nèi)的灰塵；如果太臟，可用中性清潔劑沖洗，置于陰涼處晾干。

（4）監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的電網(wǎng)電壓數(shù)控系統(tǒng)允許的電網(wǎng)電壓范圍在額定值的85～110%，如果超出范圍，輕則使數(shù)控系統(tǒng)不能穩(wěn)定工作，重則會(huì)造成重要電子部件損壞。因此，要經(jīng)常注意電網(wǎng)電壓的波動(dòng)。對于電網(wǎng)質(zhì)量比較惡劣的地區(qū)，應(yīng)及時(shí)配置數(shù)控系統(tǒng)專用的交流穩(wěn)壓電源裝置，使故障率降低。

（5）定期檢查和更換直流電動(dòng)機(jī)電刷一些數(shù)控機(jī)床上使用的是直流電動(dòng)機(jī)。這種電動(dòng)機(jī)電刷的過度磨損會(huì)影響其性能甚至損壞。所以，必須定期檢查電刷。數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心等，應(yīng)每年檢查一次，頻繁加速機(jī)床（如沖床等），應(yīng)兩個(gè)月檢查一次。

（6）防止塵埃進(jìn)入數(shù)控裝置內(nèi)除檢修外，要少開電氣柜門。防止車間內(nèi)空氣中飄浮的灰塵和金屬粉末落在印制電路板和電氣接插件上，造成元件間絕緣電阻下降，出現(xiàn)故障或使元件損壞。有些數(shù)控機(jī)床的主軸控制系統(tǒng)安置在強(qiáng)電柜中，強(qiáng)電門關(guān)得不嚴(yán)，使電器元件損壞、主軸控制失靈。夏天氣溫過高時(shí)，有些使用者打開數(shù)控柜門，用電風(fēng)扇往數(shù)控柜內(nèi)吹風(fēng)，以降低機(jī)內(nèi)溫度。這會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)加速損壞。電火花加工數(shù)控設(shè)備和火焰切割數(shù)控設(shè)備，周圍金屬粉塵大，更應(yīng)注意防止外部塵埃進(jìn)人數(shù)控柜內(nèi)。

3數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)維修中的注意事項(xiàng)

2 從整機(jī)上取出某塊線路板時(shí)，應(yīng)注意記錄其相對應(yīng)的位置，連接的電纜號，對于固定安裝的線路板，還應(yīng)按前后取下相應(yīng)的壓接部件及螺釘作記錄。拆卸下的壓件及螺釘應(yīng)放在專門的盒內(nèi)，以免丟失，裝配后，盒內(nèi)的東西應(yīng)全部用上，否則裝配不完整。

（2）電烙鐵應(yīng)放在順手的前方，遠(yuǎn)離維修線路板。烙鐵頭應(yīng)作適當(dāng)?shù)男拚?，以適應(yīng)集成電路的焊接，并避免焊接時(shí)碰傷別的元器件。

（3）線路板上大多刷有阻焊膜，因此測量時(shí)應(yīng)找到相應(yīng)的焊點(diǎn)作為測試點(diǎn)，不要鏟除焊膜，有的板子全部刷有絕緣層，則只有在焊點(diǎn)處用刀片刮開絕緣層。

（4）測量線路間的阻值時(shí)，應(yīng)斷電源，測阻值時(shí)應(yīng)紅黑表筆互換測量兩次，以阻值大的為參考值。

（5）不應(yīng)隨意切斷印刷線路。有的維修人員具有一定的家電維修經(jīng)驗(yàn)，習(xí)慣斷線檢查，但數(shù)控設(shè)備上的線路板大多是雙面金屬孔板或多層孔化板，印刷線路細(xì)而密，一旦切斷不易焊接，且切線時(shí)易切斷相鄰的線，再則有的點(diǎn)，在切斷某一根線時(shí)，并不能使其和線路脫離，需要同時(shí)切斷幾根線才行。

（6）更換新的器件，其引腳應(yīng)作適當(dāng)?shù)奶幚恚附又胁粦?yīng)使用酸性焊油。

（7）不應(yīng)隨意拆換元器件。有的維修人員在沒有確定故障元件的情況下只是憑感覺那一個(gè)元件壞了，就立即拆換，這樣誤判率較高，拆下的元件人為損壞率也較高。

（8）拆卸元件時(shí)應(yīng)使用吸錫器及吸錫繩，切忌硬取。同一焊盤不應(yīng)長時(shí)間加熱及重復(fù)拆卸，以免損壞焊盤。

（9）記錄線路上的開關(guān)，跳線位置，不應(yīng)隨意改變。進(jìn)行兩極以上的對照檢查時(shí)，或互換元器件時(shí)注意標(biāo)記各板上的元件，以免錯(cuò)亂，致使好板亦不能工作。

（10）查清線路板的電源配置及種類，根據(jù)檢查的需要，可分別供電或全部供電。應(yīng)注意高壓，有的線路板直接接入高壓，或板內(nèi)有高壓發(fā)生器，需適當(dāng)絕緣，操作時(shí)應(yīng)特別注意。

篇10

［關(guān)鍵詞］機(jī)電傳動(dòng)控制課程教學(xué)教學(xué)體系教學(xué)方法

［作者簡介］張志義（1966- ），男，吉林梅河口人，北華大學(xué)，教授，博士，研究方向?yàn)闄C(jī)械電子。（吉林吉林132021）

［中圖分類號］G642.3［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A［文章編號］1004-3985（2014）14-0135-01

受科學(xué)技術(shù)發(fā)展、社會(huì)改革的壓力，高等教育亟須研究大學(xué)生專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)與就業(yè)市場的匹配度問題。基于此研究者提出了按照“技術(shù)+特色+創(chuàng)新”設(shè)置專業(yè)方向課程，從強(qiáng)調(diào)對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)、密切聯(lián)系產(chǎn)業(yè)出發(fā)，研究基于典型設(shè)備的“機(jī)電傳動(dòng)控制”課程教學(xué)內(nèi)容體系和教學(xué)方法。

一、機(jī)電專業(yè)課程概述

機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化專業(yè)課程都與工程實(shí)際緊密相連，其特點(diǎn)是都可以以某一典型產(chǎn)品為主線，介紹課程的基本概念、原理、元件的結(jié)構(gòu)功能、系統(tǒng)應(yīng)用及典型產(chǎn)品。教師可以根據(jù)課程的具體要求選擇一個(gè)或幾個(gè)典型機(jī)電產(chǎn)品作為主線介紹課程內(nèi)容，并結(jié)合工程實(shí)際講解本課程理論在典型產(chǎn)品中的應(yīng)用情況。下面以“機(jī)電傳動(dòng)控制”課程的教學(xué)與實(shí)踐為例，介紹以典型產(chǎn)品為主線的教學(xué)體系與教學(xué)過程。

二、“機(jī)電傳動(dòng)控制”課程教學(xué)體系

作為機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化專業(yè)的主要課程之一的“機(jī)電傳動(dòng)控制”是一門應(yīng)用性和專業(yè)性極強(qiáng)的課程。如何在一門課程中使學(xué)生了解機(jī)械設(shè)備所涉及的大部分控制內(nèi)容，是我們要詳細(xì)討論的問題?！皺C(jī)電傳動(dòng)控制”教材主要以原《工廠電氣控制》為藍(lán)本，以普通機(jī)床控制為對象介紹繼電―電接觸器控制、PLC控制、電機(jī)原理等內(nèi)容。為使該課程能適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和課程體系的完善要求，選擇數(shù)控機(jī)床作為教學(xué)對象，結(jié)合數(shù)控機(jī)床所涉及的控制知識(shí)，在教學(xué)大綱中新編入伺服電機(jī)原理、變頻器原理和數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)，力圖以系統(tǒng)的觀點(diǎn)和統(tǒng)一的框架講授機(jī)電傳動(dòng)控制課程，并以數(shù)控機(jī)床為對象揭示各種控制技術(shù)的內(nèi)在聯(lián)系和統(tǒng)一關(guān)系。該教學(xué)內(nèi)容體系旨在教學(xué)內(nèi)容和方法與產(chǎn)業(yè)發(fā)展同步，以培養(yǎng)適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的合格的工程人才為目標(biāo)。

課程內(nèi)容優(yōu)化是高等教育課程改革的重要內(nèi)容，關(guān)系到高校的教育教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量。工程技術(shù)專業(yè)需要融合各專業(yè)技術(shù)知識(shí)，使各個(gè)階段所學(xué)習(xí)內(nèi)容連貫統(tǒng)一。因此，在實(shí)施方面需要對機(jī)電傳動(dòng)控制課程內(nèi)容進(jìn)行合理的組織，內(nèi)容涵蓋在機(jī)電控制領(lǐng)域工作所必須掌握的各相關(guān)學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)。根據(jù)教學(xué)大綱中培養(yǎng)目的及課程需求，安排合適的學(xué)習(xí)單元。各個(gè)學(xué)習(xí)單元要以真實(shí)工作任務(wù)及典型的工作過程為依據(jù)，開發(fā)能力主題學(xué)習(xí)單元，考慮各能力單元之間的邏輯、遞進(jìn)關(guān)系，對主題學(xué)習(xí)單元進(jìn)行序化并實(shí)施，最終達(dá)到課程的教學(xué)目標(biāo)。

三、作為典型機(jī)電產(chǎn)品的數(shù)控機(jī)床課程內(nèi)容及過程

目前許多機(jī)電傳動(dòng)控制課以介紹繼電器、PLC控制為主，經(jīng)過多年工程設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)踐活動(dòng)，必須以機(jī)械行業(yè)經(jīng)常用到的數(shù)控機(jī)床的控制技術(shù)為研究對象，來增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實(shí)用性，切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。

1.數(shù)控機(jī)床知識(shí)結(jié)構(gòu)分析。數(shù)控機(jī)床是一個(gè)典型的機(jī)電產(chǎn)品，主要包括機(jī)床結(jié)構(gòu)、機(jī)床控制兩大部分，其中機(jī)床結(jié)構(gòu)的相關(guān)內(nèi)容在本專業(yè)的前期和后期課程中講解。以前對于該專業(yè)學(xué)生開設(shè)了機(jī)電傳動(dòng)控制、傳感器技術(shù)、機(jī)電接口技術(shù)，但沒有介紹伺服驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)、變頻器技術(shù)、數(shù)控控制技術(shù)，應(yīng)將伺服驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)、變頻器技術(shù)、數(shù)控控制技術(shù)編入機(jī)電傳動(dòng)控制教材中，使得機(jī)電傳動(dòng)控制教材內(nèi)容更加完善、合理和統(tǒng)一。

2.分解數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)內(nèi)容。將數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)分解為四大模塊，數(shù)控機(jī)床的常規(guī)控制內(nèi)容融入繼電接觸器和PLC控制章節(jié)內(nèi)容中，數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸控制融入伺服驅(qū)動(dòng)控制章節(jié)內(nèi)容中，數(shù)控機(jī)床的NCK組態(tài)等融入數(shù)控控制技術(shù)章節(jié)中，數(shù)控機(jī)床模擬主軸控制融入變頻器控制章節(jié)中（見下圖）。在講授課程內(nèi)容時(shí)，先講授理論內(nèi)容，再以數(shù)控機(jī)床的相關(guān)控制部分作為實(shí)例進(jìn)行講解，并在課程結(jié)束前做系統(tǒng)的介紹。

四、“機(jī)電傳動(dòng)控制”課程的教學(xué)方法和手段

1.將原有知識(shí)整合進(jìn)新課程。機(jī)電傳動(dòng)控制課程講授前已經(jīng)講授了機(jī)械、電子、液壓等方面的基礎(chǔ)課程，這些課程內(nèi)容相對獨(dú)立，但都與機(jī)電傳動(dòng)課程有著密切相關(guān)的聯(lián)系，這就要求教師在講授該課程時(shí)能將各課程相關(guān)內(nèi)容聯(lián)系起來，將所學(xué)知識(shí)前后貫穿，融于一個(gè)教學(xué)內(nèi)容之中。

2.以模塊方式講解相關(guān)電氣元件。機(jī)電傳動(dòng)課程是為機(jī)械類專業(yè)開設(shè)的一門電氣控制類課程，在講授時(shí)應(yīng)將電氣元件看成為黑匣子，只講授電氣元件的輸入、輸出及工作原理，使學(xué)生知道如何設(shè)計(jì)、使用該元件，為培養(yǎng)系統(tǒng)集成工程師做充分的準(zhǔn)備。教學(xué)采用實(shí)物講解、師生互動(dòng)討論、實(shí)例分析、啟發(fā)教育等多種方式傳授工程理念，培養(yǎng)學(xué)生成為機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化生產(chǎn)過程的維護(hù)或設(shè)計(jì)應(yīng)用型人才。講授內(nèi)容理論聯(lián)系實(shí)際，以典型實(shí)際機(jī)電工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)開發(fā)為導(dǎo)向，使學(xué)生把專業(yè)知識(shí)與真實(shí)的產(chǎn)品研發(fā)實(shí)踐結(jié)合起來。

3.課后教學(xué)延伸。在講授機(jī)電傳動(dòng)課程內(nèi)容時(shí)，課上如遇到相關(guān)的技術(shù)知識(shí)就及時(shí)給同學(xué)布置課外查詢作業(yè)，并在下次課上用十分鐘時(shí)間與同學(xué)交流，并將同學(xué)的講述情況記入平時(shí)成績。如講授電機(jī)啟動(dòng)停止控制電路時(shí)，就將與電機(jī)有關(guān)的電機(jī)系列、電機(jī)功率、電機(jī)電流估算、所用電纜等內(nèi)容布置給同學(xué)作為課外作業(yè)。通過查閱大量與機(jī)電傳動(dòng)控制工程相關(guān)資料，學(xué)生在工程技術(shù)的應(yīng)用上得以訓(xùn)練并能感受真實(shí)的工程環(huán)境。

4.課內(nèi)外實(shí)驗(yàn)與仿真。將實(shí)際的工程環(huán)境引入教學(xué)環(huán)境，采用多媒體、實(shí)物、錄像來展示其原理技術(shù)，并對新技術(shù)補(bǔ)充；教師在課堂上通過工業(yè)案例的講解仿真，對所學(xué)的全部知識(shí)進(jìn)行匯總和整理，不斷強(qiáng)化核心知識(shí)的應(yīng)用和掌握，學(xué)生可在課后根據(jù)作業(yè)情況進(jìn)行PLC的程序編制與仿真，同時(shí)注重周邊相關(guān)科學(xué)技術(shù)知識(shí)的學(xué)習(xí)和積累。

總之，提出了“少教多學(xué)”“少說多練”“工業(yè)案例”“項(xiàng)目導(dǎo)入”的教學(xué)方法和策略，營造實(shí)際的工程環(huán)境，在潛移默化中增進(jìn)學(xué)生的智慧、自信與分析能力，充分利用教學(xué)資源，優(yōu)化教學(xué)效果。通過機(jī)電傳動(dòng)控制課程的教學(xué)建設(shè)與改革，在課程的教學(xué)大綱、教材、課件、教案、習(xí)題庫等方面時(shí)時(shí)更新，形成了一套成熟的質(zhì)量保證體系，有效地促進(jìn)了教育思想觀念的轉(zhuǎn)變，有利于進(jìn)一步形成和深化學(xué)生的工程意識(shí)，為培養(yǎng)合格的人才打下良好的基礎(chǔ)。如何提升在校該專業(yè)畢業(yè)生在工作中的適應(yīng)性，要進(jìn)一步研究課程教學(xué)規(guī)劃，讓學(xué)生用有限的時(shí)間學(xué)習(xí)理論知識(shí)和實(shí)踐技能，以更好地適應(yīng)就業(yè)市場的需求。

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