控制机床范文

控制机床范文（精选12篇）

控制机床 第1篇

我们都知道液压系统是需要液压泵推动液压油来实现运动, 所以我们在研究液压系统之前就应该知道有关液压油的知识, 这样我们就应该了解有关液体动力学的知识, 液体动力学的主要内容是研究液体时流速和压力的变化规律。

在液体动力学当中最为重要的一个知识就是伯努利方程, 伯努利方程分为理想流体和实际流体, 而我们主要研究理想流体的伯努利方程:

公式中P1为1截面的压力值, ρ为流体的密度Z1为1截面距水平面的距离, g为重力系数一般取g=10N/kg, V1是1截面的速度, 同理P2为2截面的压力值, Z2为2截面距水平面的距离, V2是2截面的速度。

因为截面可以任意选取, 因此公式可以变换为:

这样我们可以形象的说成理想流体的压力能、势能和动能的总和不变, 也就是流体的能量守恒定律。

2 液压泵

液压泵作为液压系统的动力元件, 将原动机输入的机械能转换为压力能输出, 为执行元件提供压力油。

液压泵的主要参数:

公式中:qt-液压泵理论流量;

n-转速;

V-泵的排量;

公式中:ηv-容积效率;

q-液压泵实际效率;

qt-液压泵理论流量;

公式中:η-总效率;

P-输出功率;

Pr-输入功率;

ηv-容积效率;

ηm-机械效率。

液压泵的图形符号有以下四种:

a) 单向定量液压泵;b) 单向变量液压泵;c) 双向定量液压泵;d) 双向变量液压泵。

3 液压控制系统

任何液压系统都是由一些简单的元件组成, ;例如换向阀、油缸、节流阀、溢流阀、液压泵等等, 而这些元件在系统中有的起调速作用, 有的起换向作用, 有的还是这个系统的最终执行元件, 但是不论它们是什么, 起什么作用, 在整个液压控制系统中它们都是不可缺少的。

3.1 机床换向回路

图2为通过一个二位三通换向阀来控制液压缸内液压杆的运动方向, 液压油通过液压泵加压后进入油管内, 通过换向阀的左位进入油缸, 液压杆向下运动, 换向阀换到右位, 液压杆在弹簧的作用下向上运动, 油通过换向阀右位回到油箱, 这种回路可以应用在冲床上, 就是利用换向阀来实现机床的换向。

3.2 机床调速回路

图3就是利用调速阀来实现对液压缸速度的控制。a图中是通过两个调速阀串联来调速, 调速阀A的开口面积大于调速阀B, b图是通过两个调速阀并联来调速的, 调速阀C的开口面积大于调速阀D, 我们可以通过下边这个表格来理解这个回路的工作情况。油路中, 用换向阀进行切换。

注:+代表运作, -代表停止

由表格可知第一种情况的速度比第二种情况的速度要大。

参考文献

机床电气控制论文 第2篇

【摘要】本文介绍了数控机床电气控制与驱动系统的可靠性分析方法，分析了故障树分析方法以及3F分析方法的特点，并阐述了元件质量、制造工艺水平、虚接虚焊、电源问题以及机械噪声等因素对数控机床电气控制与驱动系统的可靠性影响，指出了对电气控制与驱动系统采用分立模块结构，可以有效的提升系统的运行可靠性。

【关键词】电气论文

1前言

随着科技快速的发展，制造技术也得到了进一步的改进以及创新，而数控机床则是制造技术最为重要的载体，数控机床的发展以及可靠运行对于制造业的发展有着至关重要的影响。所以，人们也越来越关注数控机床的发展，而数控机床的可靠性更是评价数控机床先进性与否的关键性指标。在数控机床之中，电气控制与驱动系统是极为重要的一个子系统，同时也是数控机床中最易发生故障的系统。所以，要想确保数控机床的运行具有更高的可靠性，必须要确保电气控制与驱动系统具有非常好的可靠性。在对数控机床的电气控制与驱动系统进行可靠性分析时，故障树分析的方法极为重要的一种可靠性分析方法。由于故障树分析方法具有非常强的系统性，所以，故障树分析方法也被应用在很多的领域之中。不过，现阶段数控机床技术不断的革新与发展，数控机床的结构也更加的趋于复杂化，数控机床的故障发生也逐渐的突显出了动态失效的特点。所以，故障树分析方法已经无法满足对复杂数控机床结构的动态失效问题分析的要求，也逐渐的出现了基于动态失效的故障分析方法。近年来，3F技术开始出现并得到了迅速的发展，其在分析系统可靠性工作中发挥着越来越重要的作用，逐渐的被应用于各个领域之中，被用来分析不同系统的运行可靠性。

2数控机床电气控制与驱动系统的可靠性分析方法

2。1数控机床电气控制与驱动系统的故障树分析方法

在数控机床的运行过程中，对于运行的可靠性有着极为重要影响的便是电气控制与驱动系统。在数控机床之中，位于机床内部不同部位之中的一些电气元件和相应的连结线路便属于数控机床的电气控制与驱动系统，其也是数控机床中极为关键的一个子系统。而且在数控机床之中，该子系统发生故障的概率是最高的，同时也是对于数控机床可靠性影响最大的一个子系统。在对数控机床进行可靠性分析的过程中，应用的最为多的一种方法便是故障树分析方法，该分析方法已经在很多的领域之中得以应用。通过故障树分析方法，能够找出系统中所发生的一些基本的故障、故障产生的具体原因以及故障事件出现的概率大小等。所以，采用故障树分析方法进行可靠性的分析是极为必要的。故障树分析方法最早是在上世纪的60年代初由美国学者Watson所提出的，其主要是用来对结构相对复杂的一些系统进行安全性以及可靠性的相关评价工作。并且，在之后也逐渐的`对故障树分析方法进行了一定的完善与改进，使得该分析方法在可靠性分析中的应用更为广泛，故障树分析方法的具体流程如图1所示。在采用故障树分析方法时，若想防止形成一个不正确的故障树模型，要对构建故障树的一些边界条件加以严格的确定，并且也应当对一些事件进行严格的定义。同时，在构建故障树的过程中，也不能出现有所遗漏的问题，应当自上向下对故障树进行逐级的构建。

2。2数控机床电气控制与驱动系统的3F分析方法

3F分析方法是经过长期的实践总结而得到的，其能够有效的使系统中的故障得以减少或者彻底的消除，可以最大限度的确保系统的运行具有可靠性。通过利用3F分析技术，能够对系统中的故障模式、危害进行分析，还可以进行故障树分析，同时也能够进行故障的分析以及纠错处理，是确保系统可靠运行的一种有效以及实用的分析方法。

3数控机床电气控制与驱动系统的可靠性的主要影响因素

3。1元件的质量

在对以往对数控机床的维修经验来看，导致数控机床运行故障的原因，很多情况下是因为元件的质量出现问题而导致的。(1)对于数控机床的一些外围电气元件来说，会使用到一些接触式的机械元件，例如，继电器以及接触器等元件。若是这些元件的质量较差，极易的导致数控机床中电气控制与驱动系统发生不稳定的问题。在这些接触式的机械元件之中，所存在的一些质量问题主要是触点位置处的簧片不具有良好的弹性，在使用过程中极易发生疲劳问题，在动静的触点位置，接触过程中所形成的电阻较大。同时，受到外界环境温度升高以及元件的骨架发生一定的形变等因素影响，极易的导致这些接触式的机械元件出现失灵问题。(2)电容器元件出现失效问题同样也将出现一些噪声，尤其是电容器的形状为管状时，在引出线和内部的电极发生接触的过程中，要是出现接触不良的问题时，极易的产生较强的噪声，如果问题较为严重时，极有可能使得电解液发生并流问题，并流至电极以及引线的中间位置处，从而引发漏油现象，使得两者的接触电阻急剧增加，几乎的等同于将两者切断。并且，电容器的内部绝缘层易发生老化以及破坏问题，导致电容器的内部出现一定的放电现象，同样会导致非常大的浪涌冲击问题产生。

3。2制造工艺水平

(1)虚接虚焊。进行电气控制与驱动系统的安装作业时，对于导线端子应当充分的压紧，避免出现松动问题，要不然极易导致一些接触问题以及腐蚀问题的发生，使得在接触位置处的发热量急剧增加，接触位置的电阻值会急剧的增大。若在这一时期内有干扰电流的出现，那么接触位置便会形成非常大的电压降。而若是电压属于放大器装置的输入电压，那么会导致放大器在进行电压输出的过程中，存在极大的噪声电压。而对于一些焊接元件，若是发生虚焊问题。那么，在管脚的位置处易出现元件的锈蚀问题，虽然元件刚开始使用的过程中不会出现问题，但是在较长一段时间之后便会诱发一些噪声电压的出现，使得系统受到极大的干扰，引起系统的可靠性不良问题。(2)电源问题。在电气控制与驱动系统中，计算机装置发生故障的原因很多情况下是由于电源出现一定的故障而引起的。由于电源经常的会受到各个因素的干扰，所以电源极易出现一些较强的噪声，而会对电气控制与驱动系统造成可靠性极大的不良影响。另外，由于电网在供电的过程中，出现一些供电不稳定的问题，同样也极易的导致系统产生一定的波动，使得系统的可靠性受到较大的影响。因为不同的企业之间的用电具有相对大的差异性，仅仅是电网中电压出现波动情况，就会产生相对大的误差，另外，在输送的线路之中还存在着很多的谐波干扰，也易导致系统运行过程中的不稳定，使系统极易发生故障。(3)机械噪声。数控机床自身的固定结构或者一些传动的装置，在数控机床的运行时，若是由于设计以及安装等一些原因而未能全面的考虑周全，便易导致数控机床在运行的过程中出现较为严重的振动，也可能导致个别的器件的振动频率和电机发生转动的频率相同，形成共振现象。而若是这些元件所在的电路之中含有谐波电路的电容装置或者是电感线圈装置时，便会导致一定的干扰问题出现。若是一些接触式的机械器件发生振动，极易导致压力的不断变化而引起接触位置的接触不良问题出现，而电流在经过此位置时就会形成相应的电压波动，从而影响到整个系统的可靠性。

4结语

组合机床的PLC控制 第3篇

【关键词】可编程控制器；组合机床；控制系统

一、引言

组合机床是由一些通用部件及少量的专用部件组成的自动化程度较高的高效专用机床。可多轴、多边、多工序和多面同时进行钻、扩、铰、镗、车、铣和磨等加工工作，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。并可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期，兼有成本低和效率高的优点，在大批量生产中得到广泛应用。同时，随着生产自动化水平的提高，可编程序控制器以其功能强、可靠性高、使用灵活方便、易于编程及适应工业环境下应用等一系列优点在工业控制中的应用越来越广泛。把PLC技术应用于组合机床，可以充分发挥其可靠性高、调试方便和使用灵活等优点。进而大大缩短产品的开发周期，降低设计成本，提高成功率和产品的可靠性及生产效率。利用PLC实现对组合机床的自动控制，无疑是今后的发展方向。

二、组合机床的结构、运动形式和控制要求

1.组合机床的结构与运动分析

组合机床由底座、立柱、滑台、切削头、动力箱等通用部件，多轴箱、夹具等专用部件，以及控制、冷却、排屑、润滑等辅助部件组合而成。

其中，动力部件用来实现主运动或进给运动。包括动力滑台、动力箱和各种切削头。切削头的旋转运动为主运动，由电动机驱动；动力头或动力滑台是组合机床最主要的通用部件。动力头能同时完成切削运动及进给运动，而动力滑台只能完成进给运动。它们是完成刀具切削运动和进给运动的部件。一般多采用电动机驱动或采用液压系统驱动，并由电气系统进行自动工作循环的控制，是典型的机电或机电液一体化的自动化加工设备。

支承部件主要为各种底座、滑座、立柱等，它是组合机床的基础部件，用于支承、安装组合机床的其他零部件。

输送部件用于多工位组合机床中，用来完成工件的工位转换。包括直线移动工作台、回转工作台、回转鼓轮工作台等。

控制部件。用于组合机床完成预定的工作循环程序。它包括液压元件操纵板、控制挡铁、按钮控制台及电气控制部分。

辅助部件。辅助部件包括冷却、排屑、润滑等装置以及机械手、定位、夹紧、导向等部件。

2.组合机床的拖动要求与控制特点

组合机床的控制系统大多采用机械、液压(或气动)、电气相结合的控制方式。组合机床的电气控制系统由通用部件的典型控制线路及基本控制环节，再根据加工、操作要求以及自动循环过程综合而成。

由于加工工件和工序要求不同，组合机床的配置各不相同，它的电气控制线路亦不相同，电气控制的主要对象是通用部件和专用部件。加工过程中电动机大多不需调速，运动部件状态即自动工作循环流程(快进、工进、快退等)的转换，多由行程开关控制和发出转换信号，控制电路大多采用继电器—接触器控制系统。

动力滑台配置不同的控制电路，可完成多种自动循环。在一次循环中，要实现速度差别很大的快进和工进，快进、快退由快进电动机实现，工进由工进电动机实现。

动力滑台与动力头相比较，前者配置成的组合机床较动力头更为灵活。在动力头上只安装多轴箱，而滑台还可安装各种切削头组成的动力头，广泛用来组成卧式、立式组合机床及其自动线，以完成钻、扩、铰、镗、刮端面、倒角、铣削和攻螺纹等加工工序。

3.系统设计要求

本系统有连续全自动工作循环及手动工作方式。由按钮对每一加工进行单独控制。手动方式可供维修用，每按一次启动按钮，回转台转一个工位，铣、钻、扩、攻同时加工，加工完毕自动停止。全自动方式供正常工作使用，当按下启动按钮时，组合机床周而复始地执行各步动作，直到按下停止按钮为止。

根据组合机床的加工特点，其动作过程要求如下：

启动电源（液压系统启动M1）；系统启动后延时3秒保证系统压力正常。按工作按钮（启动SB1），工件夹紧（7DT带电）并延时2秒以保证工件可靠夹紧；然后动力头启动运转（M2/M3运行）并快速进给（1DT/4DT带电）；当行程开关LS3、LS4压下时，动力头工作进给（1DT/2DT和4DT/5DT同时带电）；当行程开关LS5、LS6压下时，动力头进给到位暂停2秒（该动作能够充分保证钻孔底面的加工质量）。随后动力头快退（1DT/2DT/4DT/5DT断电、3DT/6DT带电）；当行程开关LS1/LS2压下时，3DT/6DT断电，动力头停止（M2制动），夹紧松开（7DT断电）。该系统可进行单循环和自动循环控制。

三、控制系统硬件设计

该机床由PLC组成的电控系统共有各种输入信号8个，输出信号9个。输入元件中包括工作方式选择开关、启动、急停按钮，用于检测各工位工作进程的行程开关等等。输出元件包括控制各动力头主轴电动机运行的接触器线圈，控制各工位向前与向后、快速以及退回、夹紧、松开的电磁换向阀线圈。根据组合机床的工作特点，选用S7-200型PLC，即可满足输入输出信号的数量要求，同时由于各工位动作频率不是很高，但控制线路电流较大，故选用继电器输出方式的PLC，系统的输入输出信号地址分配如下：

四、系统软件设计

控制软件设计思路应满足流程图的设计要求。

当程序编好存入PLC以后，可通过执行该程序使机床动作，来检验程序的正确性。

五、结束语

组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批量生产中得到广泛的应用，并可以组成自动生产线。其传统的电气控制系统采用的继电器控制设备体积大，可靠性差，动作速度慢，功能少等缺点，正逐渐被淘汰。而PLC控制系统由于可编程控制器具有编程软件采用易学易懂的梯形图语言，控制灵活方便，抗干扰能力强，运行稳定可靠、易操作、维修方便等特点，使可编程控制器已全面替代原来的继电器控制，成为目前机床电器控制系统中使用最多的控制方式。将PLC控制技术应用于机床，可以大大提高了自动化程度和工作效率。

参考文献：

[1]叶晓光.PLC在组合机床的控制应用探讨[J].制造业自动化,2011年20期.

[2]罗勇.PLC控制的专用组合机床[J].机械与电子,1998(2).

[3]邓昌奇,张航.基于PLC的组合机床控制技术[J].机械与电子,2008年第06期.

[4]齐华军.组合机床电气控制系统改造[J].机电工程技术,2010年第11期.

作者简介：行娟娟（1963—），硕士研究生，西安外事学院工学院高级工程师。

机床数字控制系统的发展 第4篇

自从20世纪50代世界上第一台数控机床问世至今已经历50余年。数控机床经过了2个阶段和6代的发展历程。

第1阶段是硬件数控 (NC) :第1代1952年的电子管;第2代1959年晶体管 (分离元件) ;第3代1965年小规模集成电路;

第2阶段是软件数控 (CNC) :第4代1970年的小型计算机, 中小规模集成电路;第5代1974年的微处理器, 大规模集成电路。

2、数控 (NC) 阶段 (1952~1970年)

早期计算机的运算速度低, 虽然对当时的科学计算和数据处理影响还不大, 但不能适应机床实时控制的要求。人们不得不采用数字逻辑电路"搭"成一台机床专用计算机作为数控系统, 被称为硬件连接数控 (HARD-WIRED NC) , 简称为数控 (NC) 。随着元器件的发展, 这个阶段历经了三代, 即1952年的第一代--电子管;1959年的第二代--晶体管;1965年的第三代--小规模集成电路。

常见的电子管是真空式电子管:不管是二极, 三极还是更多电极的真空式电子管, 它们都具有一个共同结构就是由抽成接近真空的玻璃 (或金属, 陶瓷) 外壳及封装在壳里的灯丝, 阴极和阳极组成。直热式电子管的灯丝就是阴极, 三极以上的多极管还有各种栅极。以电子管收音机为例, 这种收音机普遍使用五六个电子管, 输出功率只有1瓦左右, 而耗电却要四五十瓦, 功能也很有限。打开电源开关, 要等1分多钟才会慢慢地响起来。如果用于数控机床可想而知其耗电量、控制速度。

晶体管是用来控制电路中的电流的重要元件。1956年, 晶体管是由贝尔实验室发明的, 荣获诺贝尔物理学奖, 创造了企业研发机构有史以来因技术发明而获诺贝尔奖的先例, 晶体管的发明对今后的技术革命和创新具有重要的启示意义。晶体管的发明, 终于使由玻璃封装的、易碎的真空管有了替代物。同真空管相同的是, 晶体管能放大微弱的电子信号;不同的是, 它廉价、耐久、耗能小, 并且几乎能够被制成无限小。

晶体管是现代科技史上最重要的发明之一, 究其原因有三个方面。第一, 它取代了电子管, 成为电子技术的最基本元件, 原因是性能好、体积小、可靠性大和寿命长。第二, 它是微电子技术革命的发动者, 而信息时代至今的发展就是由微电子技术、光子技术和网络技术三次技术革命组成的, 所以它的出现成为报晓信息时代的使者。第三, 晶体管是集成电路和芯片的组成单元, 也是光电器件和集成光路的基本组成单元, 更是网络技术的基础, 只不过光电子晶体管是微电子晶体管的演变或发展罢了。由于这三方面的原因, 晶体管的发明在信息科技的迅速发展中起了决定性的重要作用, 它的意义远远超出了一种元器件的发明范围, 而成为揭开现代技术新领域和变革几乎各种技术基础的关键。所以晶体管发明过程中的突出特点, 对于其他科技的产生和发展有重要的参考和启示意义。

小规模集成电路:晶体管诞生后, 首先在电话设备和助听器中使用.逐渐地, 它在任何有插座或电池的东西中都能发挥作用了。将微型晶体管蚀刻在硅片上制成的集成电路, 在20世纪50年代发展起来后, 以芯片为主的电脑很快就进入了人们的办公室和家庭。

3、计算机数控 (CNC) 阶段 (1970年~现在)

到1970年, 通用小型计算机业已出现并成批生产。于是将它移植过来作为数控系统的核心部件, 从此进入了计算机数控 (CNC) 阶段 (把计算机前面应有的"通用"两个字省略了) 。

到1971年, 美国INTEL公司在世界上第一次将计算机的两个最核心的部件--运算器和控制器, 采用大规模集成电路技术集成在一块芯片上, 称之为微处理器 (MICROP ROCESSOR) , 又可称为中央处理单元 (简称CPU) 。

到1974年微处理器被应用于数控系统。这是因为小型计算机功能太强, 控制一台机床能力有富裕 (故当时曾用于控制多台机床, 称之为群控) , 不如采用微处理器经济合理。而且当时的小型机可靠性也不理想。早期的微处理器速度和功能虽还不够高, 但可以通过多处理器结构来解决。由于微处理器是通用计算机的核心部件, 故仍称为计算机数控。

到了1990年, PC机 (个人计算机, 国内习惯称微机) 的性能已发展到很高的阶段, 可以满足作为数控系统核心部件的要求。数控系统从此进入了基于PC的阶段。最常用的形式:CNC嵌入PC型, 在PC内部插入专用的CNC控制卡。

将计算机用于数控机床是数控机床史上的一个重要里程碑, 因为它综合了现代计算机技术、自动控制技术、传感器技术及测量技术、机械制造技术等领域的最新成就, 使机械加工技术达到了一个崭新的水平。 (随着科技的发展晶体管的体积越来越小, 已达到纳米级。 (1纳米为1米的10亿分之一) , 纳米晶体管的出现将导致未来可以制造出更强劲的计算机芯片。把20纳米的晶体管放进一片普通集成电路, 形同一根头发放在足球场的中央。现代微处理器包含上亿的晶体管。

CNC与NC相比有许多优点, 最重要的是:CNC的许多功能是由软件实现的, 可以通过软件的变化来满足被控机械设备的不同要求, 从而实现数控功能的更改或扩展, 为机床制造厂和数控用户带来了极大的方便。

4、结语

总之, 计算机数控阶段也经历了三代。即1970年的第四代--小型计算机;1974年的第五代--微处理器和1990年的第六代--基于PC (国外称为PC-BASED) 。基于PC的运动控制器, 目前最流行的是PMAC。 (P MAC (Program Multiple Axises Controll er) 是美国delta tau公司生产制造的多轴运动控制卡) 。

参考文献

[1]刘生, 等.数控系统的基本情况分析与研究.2002. (7) .

机床电气控制教学实习大纲 第5篇

一、课程说明

本课程的基本内容由《机床电气控制》教学大纲说明。

1..课程描述：

机床电气控制是实践性很强的机电类专业的专业课程，学习理论是为了知识的应用，因此侧重于实训。通过实训，使得学生理论和实践相结合，获得对工厂机床电气控制接近真实的感受，加强实践和综合能力的提高。

本课程的实训主要包括常用低压电器的识别和检测；三相异步电动机的可逆控制及Ｙ-△降压起动控制等，教学时间列入实践教学之中。2.知识目标：

通过实训，可以进一步加深所学的理论知识；熟悉机床电气控制线路的接线，学会简单的机床控制系统的设计和故障的排除以及维护维修。3.能力目标：

能够做好实训前的准备；能够借助教材或仪器说明书正确使用常用仪器；能够运用理论知识对实训现象进行初步的分析判断；能够正确纪录和处理实训数据、说明实训结果、撰写合格的实训报告；能够完成简单的具有设计性内容的实训。能够熟练使用万用表等基本仪器对电气电路进行检测，机床电气控制系统的调试、检验和故障排除。能够识读电气原理图，电气元件布置图，电气安装接线图。4.素质目标：

具备符合机械和电行业的基本职业道德和职业素质；培养学生理论联系实际和实事求是的科学作风、严肃认真的工作态度、主动研究的探索精神；培养学生遵守纪律、团结协作和爱护公共财产的优良品德。

二、实训内容

实训项目

一、常用低压电器的识别与检修（6学时）1.实训目的与要求：（1）根据原理能检测低压电器的好坏；

（2）能维修低压电器；

（3）能识别常用的低压电器实物 2.实训器材

低压断路器、按钮、熔断器、交流接触器、行程开关、时间继电器等低压电器，每个学生万用表1块、兆欧表。

3.实训重点与难点：

实训重点：低压电器的识别

实训难点：低压电器的维修 4.实训内容与步骤：

（1）、了解或观察待修器件的故障现象。

（2）、根据现象拆卸待修的器件。

（3）、更换或维修待修器件中损坏的小零件。

（4）、重新组装待测器件。

（5）、通电试验（或表测）已组装好的器件，是否达到性能上的要求。

实训项目

二、电动机点动与连续控制实验（4学时）1.实训目的与要求：

熟练掌握电动机点动和连续控制的工作过程以及二者电路的异同 2.实训器材: 三相电源开关，控制电线，电动机，起动按钮SB2 停止按钮SB1 3.实训重点与难点：

实训重点：电动机点动控制和连续控制的电路组成、工作过程

实训难点：连续控制的电路组成、工作过程 4.实训内容与步骤：

（1）按照点动控制线路电气原理图接线，（2）接完之后检查线路直至到无误

（3）合上三相电源开关Q，按下和松开起动按钮SB2观察电动机的工作情况，断开三相电源开关Q，拆除点动控制线路，（4）按照连续控制电气图接线，接完之后检查线路直至到无误, 合上三相电源开关Q，按下和松开起动按钮SB2观察电动机运行情况，停止按SB1按钮

根据以上两种电路的工作情况分析点动控制与连续控制的异同

实训项目三、三相异步电动机的可逆运转控制及Ｙ-△减压起动控制（6学时）

1.实训目的与要求：

（1）、了解三联按钮，空气阻尼式时间继电器的结构，工作原理及使用方法。

（2）、三相异步电动机的可逆运转控制及Ｙ-△降压起动控制的工作原理及接线方法。

（3）、熟悉电路的故障分析及排除故障的方法。2.实训器材

（1）三相异步电动机 JO2-12-4 0.8KW 1台（2）三相开启式负荷开关 QS HK2-3 15A 1只（3）熔断器FU RL1-15 5A 2只（4）交流接触器 CJ10-10 380V 3只（5）三联按钮SB LA4-3H 1只（6）热继电器FR JRO-20/3 2.4A 1只（7）时间继电器KT JS7-1A 380V 1只（8）电工工具及导线 3.实训重点与难点：

实训重点：三相异步电动机的可逆运转控制及Ｙ-△降压起动控制的工作原理及接线方法

实训难点：三相异步电动机的可逆运转控制及Ｙ-△降压起动控制的接线及故障分析

4.实训内容与步骤：（1）.检查各电器元件的好坏。（2）、按电气原理图正确连接线路。

（3）、检查接线无误，经老师检查认可后通电实验。（4）、操作起动和停止按钮，观察电动机单向起停情况。

（5）、操作起动按钮，待电动机正常运转后，直接按下反方向起动按钮，使电动机反方向运转。

（6）、实验中出现不正常现象时，应断开电源，分析故障。

（7）、调节时间继电器的延时，观察时间继电器的动作时间对电动机起动过程的影响。

实训项目四 三相异步电动机正反转控制电路的调试及故障排除的技能（12学时）

1．实训目的与要求：

（1）、知识目标： 熟悉常用电器元件的结构、工作原理、型号规格、使用方法及其在控制线路中的作用。

（2）、能力目标：熟悉三相异步电动机正反转控制电路的工作原理、接线方法、调试及故障排除的技能。2．实训电路图及简介：

本电路主要适用于机床工作台的前进与后退或升降，机床主轴的正反转等。由电动机原理可知，只要把电动机的三相电源进线中的任意两相对调，就可改变电动机的转动方向；实现这一要求需要两个交流接触器。如图：当接触器KM1工作时，电动机正转；

当接触器KM2工作时，电动机接电源的U、W两相线对调，电动机反转。

电路图如下：

操作过程：（1）按下SB2---KM1线圈带电—主触点、自锁触点闭合、互锁触点断开---电动机正转；

（2）按下SB1---KM1线圈失电---电动机停止；

（3）按下SB3---KM2线圈带电—主触点、自锁触点闭合、互锁触点断开---电动机反转；

3．实训重点与难点：

实训重点：三相异步电动机正反转控制电路的工作原理、接线方法、调试及故障排除的技能。

实训难点：三相异步电动机正反转控制电路的工作原理、接线方法、调试及故障排除的技能。4．实训内容与步骤：

1.对电路控制板接入三相电源并接通电动机；

2.检测接线无误，闭合开关对连接好的实物板进行通电检测；操作正转起动停止、反转起动，观察电动机的运行情况

3.若出现故障，必须断电检测，对出现的故障分析原因并让学生重新检测、调试，再通电，直到试车成功 4.最后总评故障现象及其原因； 5.实训中出现的问题及解决办法

（1）控制电路无自锁

这是因为交流接触器KM1（或KM2）的常开没有与开关SB2（SB3）并联，并与线圈串联在一起，当出现此问题时，检测是KM1无自锁还是KM2无自锁，若是KM1则应检测KM1的常开，否则查看KM2。（2）控制电路无互锁

这是因为两个交流接触器KM1、KM2的常闭没有互相控制彼此的线圈电路，即KM1（KM2）的常闭没有串联于KM2（KM1）的线圈电路中。（3）.控制电路不带电

可能为控制电路没有取相（回相）造成的，此时可以检查一下控制电路，当按下开关SB2或SB3时，是否通路，若通路，则检测熔断器是否正常。

（4）主电路不带电

此可能时开关没有闭合，或熔断器已烧坏，也有可能是主触点接触不良，可用万用表测量，然后确定问题所在。（5）电路少相

表现为电机转速慢，并产生较大的噪音，此时可以此测量三相电路，确定少相的线路，并加以调整。(6)

电路短路

此问题最为严重，必须对整个电路进行测量检查。

实训项目五、CA6140普通车床电气控制线路故障排除实习训练（36学时）

1．实训目的与要求：

(1).了解和熟悉CA6140车床电气线路常见的故障现象(2).分析CA6140车床电气线路常见故障的原因并能排出

2．实训电路图及简介：

CA6140车床控制线路的主电路

CA6140 车床控制线路的控制电路

电气原理图分析：

1）主电路

合上自动空气开关QF1。

M1：交流接触器KM1主触点闭合，M1直接起动运行。

M2：交流接触器KM1主触点闭合后，交流接触器KM2主触点闭合，再合上自动空气开关QF2，M2直接起动运行。

M3：交流接触器KM3主触点闭合，M3直接起动运行。2）控制电路

控制电路电源由电源变压器TC供给控制电路交流电压127V，照明电路交流电路36V，指示电路6.3V。即采用变压器380V/127V，36V，6.3V ①M1、M2直接起动：合上QF1→按下SB2→KM1、KM2线圈得电自锁→ KM1主触点闭合→M1直接起动；KM2主触点闭合→合上QF2→ M2直接起动

②M3直接起动：合上QF1→按下SB3→KM3线圈得电→ KM3主触点闭合→M3直接起动（点动）③M1能耗制动

合上SQ1→KT线圈得电→KT常闭触点断开→KM1、KM2线圈断电→KT常开触点闭合，KM4线圈得电→其主触点闭合，M1能耗制动；KT线圈断电→延时t秒后，KT延时触点复位，KM4主触点断开，制动结束。3．实训重点与难点：

实训重点：CA6140车床电气线路常见故障分析和排除的技能

实训难点：CA6140车床电气线路常见故障分析和排除的技能

4．实训内容与步骤：

（1）用通电实验方法发现故障现象，进行故障现象，进行故障分析，并在电气原理图中用虚线标出最小的故障范围。

（2）按图排除C6140普通车床主电路或控制电路中的人为设置的两个电气自然故障点。.操作注意要求:(1)指导教师指导下操作，安全第一。设备通电后，严禁在电器侧随意扳动电器件。进行排故训练，尽量采用不带电检修。若带电检修，则必须有指导教师在现场监护。

(2)必须安装好各电机、支架接地线、设备下方垫好绝缘橡胶垫，厚度不小于8mm，操作前要仔细查看各接线端，有无松动或脱落，以免通电后发生意外或损坏电器。

(3)在操作中若发出不正常声响，应立即断电，查明故障原因待修。故障噪声主要来自电机缺相运行，接触器、继电器吸合不正常等。

(4)发现熔芯熔断，应找出故障后，方可更换同规格熔芯。(5)在维修设置故障中不要随便互换线端处号码管。

(6)操作时用力不要过大，速度不宜过快；操作频率不宜过于频繁。(7)实习结束后，应拔出电源插头，将各开关置分断位。(8)作好实习记录。

实训项目

六、主轴的调试（20学时）

1、实训目的与要求：

(1)、理解数控机床主轴的作用及控制方案(2)、掌握变频器的选型、硬件连接、参数设定(3)、理解主轴编码器的作用、连接、参数设定

2、实训基础知识：

1)、数控机床对主轴驱动的要求。

数控机床对主轴要求在很宽的范围内连续可调，恒功率范围宽。当要求机床有加工螺纹功能、准停和恒线速加工时，就对主轴提出了相应的进给控制和位置控制的要求，此时主轴驱动也可称为主轴伺服系统，相应的主轴电机装配有编码器作为主轴位置检测，另一种方法是在主轴上直接安装外置式编码器，通过外置编码器检测主轴的位置。由于数控机床的高自动化及高精度，对主运动提出了更高的要求。

(1)转速高，功率大：数控机床对工件能完成大切削用量的粗加工及高速旋转下的精加工。粗加工时，扭矩大；精加工时，转速高。

(2)变速范围宽，且能实现无级变速：满足不同的加工要求，就要有不同的加工速度。由于数控机床的加工通常在自动的情况下进行，尽量减少人的参与，因而要求能够实现无级变速。

(3)能够实现恒切削速度加工：在加工端面时，为了保证端面稳定的加工质量，要求工件端面的各部位能保持恒定的线切削速度。随着加工的进行，通过调节主轴的转速N使得保持恒定的线切削速度。

(4)主传动链尽可能短：传动链越短，则累积误差越小。

(5)实现刀具的快速或自动装卸：主运动是刀具旋转运动的数控机床，由于机床可以进行多工序加工，工序变换是时刀具也要更换，因此要求能够自动换刀。

(6)能够实现主轴定向或C轴功能：主轴定向控制是将主轴准确停在某一固定位置上，以便在该处进行换刀动作或进行镗孔的退刀，现在一般采用电气方式使主轴定向，即利用装在主轴上的位置编码器或磁性传感器作为位置反馈元件，由它们输出的信号使主轴准确定位在规定位置上。位置的调整可以通过改变磁性检测元件的位置或调整相应的机床参数。C轴功能是指主轴具备位置控制功能能够进行插补的编程，例如立式加工中心Z和C轴联动实现刚性攻丝。

2)、主轴系统的电气控制方案: 目前，数控机床的主轴控制主要有以下三种控制：

(1)普通异步电机的接触器控制，电气上可实现正反转的控制，由于外部提供的交流电源为50HZ,电机在电气上无法调速，只能通过改变主传动机械的传动比来改变主轴的转速，这种速度调节是不连续的，而且只能获得有限的几种速度，这种方案实现的是有级调速，有的早期的数控机床和简易数控车床改造使用这种控制方案。

(2)变频器控制异步电机的方案：根据交流电机的转速公式：

其中：n为电机转速，单位为rpm；f为供给电机电源的频率，单位Hz；p为电机的极对数。

因为通过改变电机极对数调速，选择速度级数受到限制，而且须改变电机的连接，所以很少使用；而使用广泛的是利用变频器改变电机的电源频率进行的调速，变频器能够实现对频率的连续调节，所以可以称为无级调速，变频器通过改变输出的三相交流电源的相序来改变电机的转向。但是，交流电机不带速度检测元件，不能构成速度反馈，属于开环的速度控制系统；电机旋转时存在转差，负载越大，转差越大，电机的实际速度与数控系统发出的指令速度存在误差。

变频器是一个智能化的独立式的控制单元，其功能是将电网提供的恒压恒频交流电，变换为变压变频的交流电，常用的是间接（交--直--交）变压变频装置。其原理是先将工频交流电通过整流器变成直流电，再经过逆变器将直流电变换成可控频率的交流电。

变频器作为主轴电机控制部件，需要接收数控系统的控制指令，控制指令包括速度指令和方向控制指令。速度指令是一个模拟量指令，一般需要的是一个单极性电压0~10V或0~5V之间的电压，电压值与主轴速度指令成正比；方向控制是开关量指令，一般使用数控的PLC输出来控制。

(3)主轴伺服系统控制主轴伺服电机，因为它引入了速度反馈，这种控制方案实现的是速度的闭环控制。和进给伺服系统一样主轴伺服系统也分为直流主轴伺服系统和交流伺服系统。

直流伺服主轴系统：早期的数控机床主轴伺服控制采用直流伺服系统，它有以下特点：

调速范围宽。采用直流主轴驱动系统的数控机床通常只设置高、低两级速度的机械变速机构，电动机的转速由主轴驱动器控制，实现无级变速，因此，它必须具有较宽的调速范围。直流主轴驱动器主回路一般采用晶闸管三相全波整流，以实现四象限的运行。

主轴控制性能好。为了便于与数控系统的配合，主轴伺服器一般都带有D/A转换器、“使能”信号输入、“准备好”输出、速度/转矩显示输出等信号接口。为了增大电机的转速范围，额定转速以下，励磁电压恒定，调节电枢电压调速，电机工作在恒转矩状态；超过额定转速，电枢电压恒定，降低励磁电压调速，电机工作在恒功率状态。

由于直流主轴电机存在机械换向，尤其是大功率的主轴单元和主轴电机的情况下，电机的工作电流大，维护不当容易在电刷和换向器之间产生环火、电弧。损坏电机和驱动单元，也给其他设备带来干扰，所以直流伺服主轴已被交流伺服主轴取代。

交流伺服主轴驱动系统：系统由主轴驱动单元、主轴电动机和检测主轴速度与位置的旋转编码器3部分组成，主要完成闭环速度控制，但当主轴准停时则完成闭环位置控制。由于数控机床的主轴驱动功率较大，所以主轴电动机采用鼠笼式感应电动机结构形式，旋转编码器可以在主轴外安装，也可以与主轴电动机做成一个整体，主轴驱动单元的闭环控制、矢量运算均由内部的高速信号处理器及控制系统实现，CNC系统向主轴驱动单元发出速度指令，驱动单元将该指令与旋转编码器测出的实际速度相比较，经数字化的速度调节器和磁链函数发生器运算，得到转子当前的希望力矩与希望磁链矢量再分别与实际力矩、磁链运算结果相比较，且经过力矩、磁链调节器运算得到等效直流电动机(两相旋转轴系)的转矩电流分量和励磁电流分量，变换进入两相静止轴系，最后经2/3矢量变换进入三相静止轴系，得到变频装置的三相定子电流希望值，通过控制SPWM驱动器及IGBT变频主回路使负载三相电流跟随希望值，就可以完成主轴的速度闭环控制 3)、变频器的使用：参见FR-S520S使用手册 4)、主轴编码器 3．实训重点与难点：

实训重点：(1)、变频器的选型、硬件连接、参数设定

(2)、理解主轴编码器的作用、连接、参数设定

实训难点：(1)、变频器的选型、硬件连接、参数设定

(2)、理解主轴编码器的作用、连接、参数设定

4、实训步骤

(1)、在完成实训项目一的基础上，根据图纸针对主轴控制部分进行电路检查，确定控制主轴的元件。

(2)、将主轴的控制参数设定为模拟主轴控制。(3)、设定变频器的参数。(4)、设定主轴转速参数

(5)、在编制出主轴控制PMC程序的基础上，对手动、自动主轴的控制进行调试。

(6)、检测主轴转速的指令值与实际值是否一致，进行参数调节。(7)、进一步优化变频器的参数。

5、实训总结与思考：

(1)、主轴的控制方案有哪些、各有什么特点。

(2)、理解变频器的工作原理，变频器作为数控机床的主轴控制部件其电路连接有什么特点及要求。

(3)、变频其作为主轴控制部件其参数设定有哪些要求。

三.实训建议：

1.在实训活动中，要注意实训器材的选择，在制作实训产品应着重于低压电器的检测、电动机控制电路的设计、PLC控制系统的设计等，保证一定的技术和操作质量，尽量使用现有的产品；尽量模拟真实的工厂机床控制系统，增强现场感受。

实训学时中不包括实训准备和撰写实训报告时间，这两部分工作应要求学生课外进行，练习和设计建议在课内完成。

2.通过强有力的实践环节，使学生在工程意识、操作技能、专业综合素质、实践动手能力上都有所提高，充分体现了高职高专教育对人才培养目标的要求。

四、实训考核方式

1、每个实训项目评定一次成绩，成绩用A、B、C记录，每一等级可细分为B+、B-等；

2、每次成绩依据学生的实训纪律、操作过程、实训结果及实训报告评定；

3、依据各次成绩，学期末综合评定实训成绩。

五、教材及参考资料：

1.《工厂电气控制技术》 方承远 主编 机械工业出版社 2000

2.《电气控制与PLC应用》 许廖 王淑英编 机械工业出版社 2003 3.《机床电气维修技术》 宋家成 主编 山东科技出版社 2002

4.《可编程控制器原理及应用》 林小峰 主编 高等教育出版社 1991

5.《数控与电控技术》 孙志永主编 机械工业出版社 2002 6.《现代电气及可编程技术》 王永华主编 北京航空航天大学出版社2004

7.《电气控制与PLC应用》 余雷声主编 机械工业出版社，2001 8．《 工厂电气控制技术》 张运波主编 高等教育出版社，2001

浅谈控制机床电气的线路设计 第6篇

关键词：机床电气；控制线路；线路设计

中图分类号：TG502 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 02-0161-01

当机床电气设备出现的故障后，由于电路和机床种类的不同各有不同的特点，如何应用所掌握的专业基本操作技能和专业基础知识来进行分析与检修，是维修电工专业中实训教学的难点和重点。由于控制线路在实际设计中还经常配有信号、检测等内容。因此，可将控制线路、信号线路、检测线路统称为辅助线路。显然，准确地说应为辅助线路的设计。线路设计是此项工程为满足要求的重要组织过程，是设计中工程量最大、最为复杂的一个环节，即使出现微小失误，设计都将无法尽善尽美地达到工艺要求，因此，要求设计者必须认真对待。经验设计法的运用是根据设计熟练程度的不同，其灵活度也不同，设计的效果也不尽一致。

一、控制方案的确定原则

电气设备的控制方案是多种多样的，因此，设计人员在设计时，应该本着简便、可靠、经济、实用的要求进行控制方案的制定。具体来说，设计人员应该遵循以下原则：经济效益是控制方式科学与否的重要标准。如果控制逻辑较为简单，其加工程序也较为稳定的生产设备，则适用于继电-接触控制方式，这是较为合理的；反之，如果是加工程序多变，则应该考虑采用编程序控制器；通用化指的是生产机械加工不同对象的通用化程度。如果加工一种或者几种零件的专用机床，其通用化程度低，那也是合理的，因为其可以保持较高的自动化程度，因此，这样的机床一般适用于固定的控制电路；而如果是单件、小批量的零件加工的通用机床，则应该采用数字程序或者编程控制器控制，因为其可以根据加工对象的不同设定不同加工程序，具有相当的灵活性和通用性；如果控制电路比较简单，则可以采用电网电源，如果元件多且电路复杂，则对电网电压隔离降压，减少故障的可能性。而对于自动化程度高的生产设备，就应该考虑采用直流电源，这样可以节省安装的空间，操作和维修也比较方便。事实上，影响方案确定的因素还有很多，在实际的设计中，最后方案的确定要根据设计人员的技术水平和判断力来决定。

二、电气控制线路的分析

机床的电气控制系统应保证机床的使用效能和正确的动作程序。在设计机床的电气原理图之前，应当确定电气控制的方案。控制方式应当与机床的通用化和专用化的程度相适应。对于专用机床，其工作程序往往是固定的，使用中并不需要经常改变原有的程序。因此，控制线路在结构上往往做成“固定”式的。对于一些数控机床，为了适应不同的工艺过程的需要，机床的工作程序往往需要在一定的范围内加以更改。在机床自动线中可根据控制要求和联锁条件的复杂程度不同，采用分散控制的控制方式。但是各台单机的控制方式和基本控制环节应尽量一致，以便简化设计和制造过程。自动工作循环的组成在方案中可列出有关步骤，或说明行程开关的布置与简图。如电磁铁或电磁阀的通断状态与所执行动作，对于机床自动线还应列出自动线的循环周期表。为控制线路原理设计提供具体要求和条件，如自动循环、手动调整、动作程序更换或控制系统的检测测试等等。联锁条件及电气保护机床的各种运动和操作，都是相互联系的。

三、电气控制路线的设计方法

设计人员在进行具体电路设计时，必须要根据主次原则进行设计，顺序为设计主电路，设计控制电路，信号电路及局部照明电路设计。在完成初步设计后，必须要仔细检查，保证线路符合设计要求，同时尽可能使之完善和简化，最后再根据实际需要选择所用电器的型号与规格。

（一）控制线路的设计要求

由于电气的种类繁多，因此不同用途的电气控制线路，其控制要求也不尽相同，但从规律上，还是必须要应满足一些基本要求。首先，应该满足生产机械的工艺要求，正确按照工艺的顺序工作，线路结构以简单为主要目标，尽量选用常用的且经过实际考验过的线路；其次，操作、调整和检修要符合方便的原则；最后，具有各种必要的保护装置和联锁环节，即使在误操作时也不会发生重大事故，工作稳定，安全可靠，符合使用环境条件。

（二）控制线路的设计方法

事实上，电气控制线路的设计方法主要归纳为两种：一种是经验设计法，另一种是逻辑设计法。所谓经验设计法是指，依照生产工艺的要求，根据电动机的控制方法，使用典型环节线路直接进行设计，首先设计出各个独立的控制电路，最后结合设备的工艺要求，来决定各部分电路的联锁或联系。这种方法的优点是简单，不过其缺点也很明显，即对于比较复杂的线路，就要求设计人员拥有丰富的工作经验，同时需要绘制大量的线路图，而且可能要进行多次的修改，才能得到符合要求的控制线路。所谓逻辑设计法是指采用逻辑代数进行设计，按此方法设计的线路结构合理，可节省所用元件的数量。

（三）设计控制线路注意事项

为了使线路设计得简单且准确可靠，在设计具体线路时，应注意以下几个问题：尽量减少连接导线，设计人员在设计控制电路时，必须考虑要电气设备各元器件的实际位置，应该在符合设计原则的基础上，尽可能减少配线时的连接导线。正确连接电器的线圈，从理论上看，电压线圈一般不能串联使用，原因就在于它们的阻抗不尽相同，这样就可能会造成两个线圈上的电压分配不等。而即使是两个同型号线圈，在外加电压是它们的额定电压之和的理想情况下，也不能这样连接。因为，电器动作是有先后的，而当一个接触器先动作时，其线圈阻抗增大，该线圈上的电压降增大，使另一个接触器不能吸合，如果情况严重，还可能使线圈烧毁。此外，如果电感量相差悬殊的两个电器线圈，也不应该并联连接。控制线路中应避免出现寄生电路寄生电路是线路动作过程中意外接通的电路。尽可能减少电器数量、采用标准件和相同型号的电器尽量减少不必要的触点以简化线路，提高线路可靠性。

四、结语

综上所述，可知电气路线的基础设计是电气控制系统的重要环节，对电气的操作以及设备的运行状况等，有着直接的影响。因此，电气控制的设计人员，应该在电路的设计上进行广泛深入发研究，从实际工程需要出发，结合自身的工作经验，采用合理的设计方法，保证电气路线设计的准确有效。

参考文献：

[1]郁汉琪.机床电器课程设计指导书[M].北京：高等教育出版社，2008.

组合机床电气控制系统改造 第7篇

矿业分公司检修制造部设备制造厂有一台制造于1998年的卧式平头双面倒角机床(也称组合机床),型号为ZHS-HT011,用于钢管两端管口的倒角切削加工,曾经在该厂陶瓷内衬复合钢管制作过程中起到不可替代的作用。该机床采用液压方式固定加工件,并采用自动循环执行和手动执行两种工作方式,自动循环执行方式能够降低各工序的中间操作环节,从而提高加工效率。

机床电气控制系统的核心部件为日本欧姆龙公司生产的型号为C60P-CDR-A的PLC,该型号PLC参数为电源电压AC220V,输入32点,继电器型输出28点。日前由于机床长时间使用和使用环境较差等原因,老化严重,PLC的输出点已经大部分损坏,设备已经面临瘫痪,而该类型PLC已经过时,市面采购不到,内部程序也无法下载,所以决定在不更改大部分执行部件的情况下,更换现有PLC,并根据机床使用要求进行重新编程。

2 工作原理[1]

组合机床的结构如图1所示。

当组合机床工作时,把要加工的钢管件经导入轨道推送到小车边上,经过前后小车的升降配合,把钢管件送到左右夹紧装置所在的工作平台。此时左右液压夹紧装置将钢管件两端夹紧,左右加工主轴快进,当刀头碰到钢管件时进入工进旋转切削状态开始加工。待工件加工完成后,左右主轴快速退回到原位,夹紧装置松开,前后小车配合将加工好的工件推送到导出轨道,完成一个工作循环。整个工作过程中,小车、主轴滑台以及夹紧等操作都有限位开关进行控制。

该机床的动力有电气和液压两种方式,其主电路控制原理如图2,其它各部由PLC控制液压电磁阀执行。

3 电气控制系统设计[2,3]

电气控制系统主要对液压夹紧、小车、滑台、主轴旋转等工作部件进行控制,系统执行元件以限位开关SQ为主。按照组合机床的加工要求,设计两种工作系统,由操作台上的“自动/手动”转换开关控制。

(1)自动循环执行系统设计

当“自动/手动”开关打到“自动”档时,机床开始自动循环状态的工作。工作步骤如下:

(1)小车并向后将加工件推上,小车升起;(装料)

(2)小车向前将加工件送到夹紧加工处;

(3)小车落下,左右夹紧装置同时夹紧;

(4)左右滑台快进,当刀头碰到工件时停止;

(5)主轴旋转加工,左右滑台工进;

(6)当加工完成后,左右滑台快退;

(7)夹紧装置松开;

(8)将加工件推入导出平台。(卸料)

整个循环开始前要对各部件是否处在原位进行确认,并且启动液压电磁阀,保证系统液压正常。

(2)手动执行系统设计

手动执行时的工作步骤和自动循环步骤一样,只是将各关键步骤设置一个手动开关,用手动开关来控制各步执行。

(3)绘制工作状态表

表1中SB为操作平台上的相应的按钮开关,SQ为各处限位开关,SP为液压信号,M为霍尔传感信号。

(4)控制系统硬件配置

输入信号:组合机床的各位置安装有限位开关17个,以及手动执行所需的开关13个等共39个。

输出信号:各状态指示灯、电磁阀以及接触器线圈等共23个。

基于以上参数,选用单片机为欧姆龙公司的CP1L-M60DR-A,AC电源,DC输入36点,继电器输出24点。扩展单元选用CP1W-20EDR1,12点DC输入,8点继电器输出。输入/输出信号分配表(部分)如表2所示。

4 PLC梯形图设计[4]

经分析可知,组合机床工作时有自动和手动两种工作方式,在程序设计时需做两方面的考虑。先进行自动程序的设计,然后在程序中加入互锁就可完成自动和手动的转换了。由于组合机床自动工作方式的动作具有一定的顺序,是一步一步接着进行的,因此用顺序功能图来进行设计。顺序功能图就是将机械设备的动作按照其工作顺序分解成一步步的功能状态,由此完成的顺序功能图也称步进迁移图。用顺序功能图法设计的自动方式主程序如图3所示。

组合机床的手动工作方式要求机床的每一个工作状态(或步骤)都能进行控制,所以设计了一个互锁程序,用中间继电器1800常闭触点串接在自动控制的各程序中。在转成手动方式时0100关闭,使串接在自动控制程序中的常闭触点1800断开,转而执行手动控制程序。图4为“升起”步中常闭触点1800的使用情况。

5 结语

通过对组合机床的电气系统改造,更新了系统控制元件,并重新对控制程序进行了编写,使整个电气控制系统更好地满足了生产要求。

参考文献

[1]组合机床图纸[Z].组合机床研究所,1997.

[2]张凤池,曹荣敏.现代工厂电气控制[M].北京:机械工业出版社,2000.

[3]李军英,刘艳香,焦冬梅.三菱PLC在气动机械手中的应用[J].机电工程技术,2007,36(9):57-60.

数控机床控制系统设计研究 第8篇

关键词：数控机床,控制系统,设计

1 数控机床及其控制系统概述

当前, 数控技术已经在IT、医疗、轻功、机电等行业内得到了广泛的应用, 并发挥出了重要的作用。可以说, 数控机床的出现与应用有力地促进了机电制造业的快速发展。数控机床是集计算机、机床、自动控制、电机以及传感检测等技术与设施于一体的自动化生产设备, 是一种以“数字量”作为指令信息的机床。一般而言, 数控机床控制系统主要包括输入装置、CNC装置、主轴控制模块、可编程控制器、位置检测装置以及主轴伺服装置等部分组成, 其中, 可编程控制器 (PLC) 是数控机床控制“核心”, 数控机床操作、使用等都与PLC有着密切的关系。数控机床实际操作时, 必须要根据工作条件、生产要求编制相应的加工操作程序, 然后将这些“程序”存储于磁盘、穿孔带等介质中, 系统软件或者是逻辑电路通过读取存储于介质中的“程序指令”, 输出相应的操作控制指令信息, 从而使数控机床按照程序所规定的指令运行, 完成生产任务。当然, 数控机床的正常工作、运行, 不能仅仅依靠PLC, 而是需要输入装置、CNC装置、主轴控制模块、可编程控制器、位置检测装置以及主轴伺服装置等所有模块都能够正常运行, 衔接紧密, 这样, 数控机床才能够顺利地完成“指令”所规定的所有动作, 促进企业生产目标的顺利实现。

2 数控机床控制系统优化设计分析

数控机床控制系统是数控机床正常运行的必要保障, 机床类型不同、型号不同, 控制系统的优化设计也有所不同, 但是, 在控制原理、传动系统、编程控制以及结构布局方面并没有太大的差别, 实践中, 数控机床控制系统优化设计应该重点做好以下几个方面的工作:

2.1 数控机床控制系统的总体优化与设计

本文中, 对数控机床控制系统优化设计的主要目标是实现对数控机床的精准化、“实时化”控制, 以支持数控机床高精度任务、多任务操作需要。一般而言, 数控机床数控系统设计主要是为了实现机床运行状态监测功能、加工控制功能、系统自检功能以及加工参数交互功能等, 其中, 加工控制功能是控制系统设计的最基本的功能要求, 目的就是实现对数控机床三维刀具、输入/输出装置以及驱动电机的有效控制。由于绝大多数数控机床加工运行过程中, 钻头、刀具等都处于高速运行状态, 为了满足控制系统在极短的时间内做出正确的控制决策, 实践中常常采用“嵌入式系统”作为控制系统功能开发平台, 比如, 基于RT-Linux的开发平台由于保留了Linux的所有的核心功能, 具有强大的调度、管理功能, 能够实现对数控机床操作任务的实时、精确管理。

2.2 数控机床控制系统硬件结构设计

当前, 数控机床控制系统大多为“全闭环”控制模式, “全闭环”控制系统属于一种典型的开放式控制结构, 硬件结构设计需要重点做好以下三点:

(1) 数据采集卡配置, 采集卡的主要功能是接收前端检测数字量、采集模拟信号, 然后利用系统内的相关程序对这些信息进行分析、处理, 比如, 信息收集、A/D转换、触发控制等等, 都属于数据采集系统设置内容;

(2) 伺服装置配置设计, 可以使用“电致伸缩器”来调整工件与支架之间的偏差, 以解决切削环节工件轴径过大而引发的误差问题;

(3) 数控机床运动控制器配置, 实践中, 常采用“上位机”与“下位机”联合控制方式, 以满足机床加工对精度、轨迹控制较高的要求;

(4) 硬件电路设计, 数控机床中的硬件电路是控制系统正常工作、运行的动力系统, 比如, 机床驱动、信号指令传递等等都需要借助于硬件电路系统才能够实现, 数控机床硬件电路系统设计关键的是需要设计好电源电路、存储器电路、PC通信电路、音频录入电路、音频输出电路等。总之, 数控机床硬件系统 (结构) 设计需要遵循模块化、标准化的原则, 在满足系统总体功能需求的前提下, 兼顾控制系统软件设计需求, 以降低控制系统设计的成本、提高控制系统运行的可靠性与稳定性。

2.3 数控机床控制系统软件系统设计

就数控机床的运行控制、运行原理来看, 软件系统是数控机床能够平稳运行的“核心模块”, 因为, 所有的操作指令都需要通过软件系统的控制才能够实现, 比如, 操作指令的译码、驱动电机的控制、刀具运行轨迹的控制以及运行状态信息显示等等都需要借助于软件系统才能够实现。其中, 基于PLC基础上的数控软件加工处理流程是数控机床控制系统软件设计的关键, 比如, 刀具加工、工件定位等都属于加工数据处理流程范畴。实践证明, 数控机床控制软件系统设计需要以“功能模块”为核心, 做好“上位机”与“下位机”设计, 比如, 对于操作精确度要求较高的数控机床控制系统设计, 可以将整个软件系统放在SIMO—TIOND环境下运行, 这样, “下位机”就可以直接接收来自各个“功能单元”的数据、信息, 在此基础上将数控机床运行状态、各个功能模块指令执行情况监测出来, 为控制系统的正常运行奠定坚实的基础。

2.4 数控机床电气控制系统设计

电气控制系统设计也是数控机床控制系统硬件设计的重要内容。实践中, 在进行数控机床电气控制系统设计时, 常常将PLC程序设计为低级程序与高级程序两个部分, 前者主要是用来处理控制系统中普通信息以及比较程式化的控制, 后者则主要使用处理系统中紧急信号, 目的是对数控机床出现的一些突发事件做出相应的应急处置反映, 科学设置参数, 确保数控机床安全、稳定运行。

总之, 数控机床具有断刀、换刀、工件夹紧、刀位检测、通信检测以及通信连接等多项功能, 要促进这些功能目标的实现, 就必须要做好数控机床的控制系统设计, 这对提高机床的开动率、生产率以及数控机床的稳定运行具有重要的意义。

参考文献

[1]王先正.CA6140普通车床的数控系统设计[D].华南理工大学, 2012.

数控机床控制系统的设计 第9篇

1 数控机床控制系统的组成

数控机床的控制系统由输入/输出装置、数控装置、伺服驱动装置、位置检测装置等部分构成。数控机床开始工作时必须编制相应的加工程序, 加工程序被通过控制介质存储, 常用的控制介质有穿孔带、磁带和磁盘等。数控装置运用逻辑电路或系统软件, 对从内部存储器中读取出或从输入装置接收到的一段或几段数控加工程序进行一系列的编译、运算和逻辑处理, 并输出所形成的各种控制信息和指令, 以指导控制机床各部分按照程序所规定的指令进行有序运动和动作。伺服驱动装置作为数控机床的执行机构, 将从数控装置部分接收指令信息, 再经功率放大后, 驱动数控机床的运动机构, 以加工出符合指令要求的零件。伺服驱动装置包括控制器 (含功率放大器) 和执行机构。其中, 执行机构大都为直流或交流伺服电动机。检测装置用来检测数控机床各坐标轴的实际位移量, 经反馈系统输入到机床的数控中心。数控中心接收到数据后, 将其与原设定值进行比较, 并根据比较结果进行相应的修正, 以确保机床的运动系统能够按指令完成数控加工任务。辅助控制装置则是在接收到数控中心的指令信号后, 驱动相应的电器去带动包括主轴运动机构、刀具、冷却润滑装置、机床夹持机构和分度工作台等在内的辅助装置, 以完成指令所规定的动作。从机床本体来看, 数控机床与传统机床极为相似, 但其内在的控制原理、结构布局、传动系统等方面都有很大的不同。

2 控制系统的设计

2.1 系统总体方案选择

基于PC的开放式数控系统使用十分便利, 使用者可以充分利用计算机的软、硬件资源, 运用通用的高级计算机语言编制程序, 还可以将数控系统与外部网络连接起来。这一开放式数控系统大致可以分为以下四类, 即PC连接型CNC、PC嵌入型CNC、NC嵌入型PC (NC嵌入PC型) 、全软件型NC。

考虑实际被控对象的要求以及对上述四种方案利弊的比较, NC嵌入型开放式数控系统方案的可行性较高。NC嵌入型开放式数控系统方案, 即数控系统由开放体系结构运动控制卡+PC机两部分构成。开放体系结构运动控制卡通常以高速DSP作为CPU或以专用的运动控制芯片作为核心, 其运动控制控制和PLC能力较强。采用NC嵌入型开放式数控系统方案的优势是, 数控机床的软、硬件两方面都具有开放性:软件方面, 其所有的开放性函数库能够为用户在Windows平台下自行开发所需的控制系统提供强大支持, 而各种软件资源和开发工具又十分丰富, 极大地降低并缩短了系统软件设计的难度和周期;硬件方面, 数控核心 (NCK) 与硬件驱动程序都预留有标准的接口, 支持系统升级。当有硬件修改要求时, 只需改动硬件驱动程序。目前, 很多硬件供应商在提供硬件的同时也会为客户提供相应的驱动程序, 大大降低了系统升级和功能拓展时的工作量, 提高了系统开发效率。NC嵌入PC型数控系统则主要由工控机 (IPC) 、运动控制卡、伺服驱动器、伺服电机及各种外部设备等组成。

2.2 伺服驱动方案选择

伺服驱动装置是CNC装置和机床的联系环节。CNC装置发出的控制信息, 通过伺服驱动装置, 转换成坐标轴的运动, 完成程序所规定的操作。伺服驱动装置应具有信号放大控制能力, 根据装置发出的控制信息对机床移动部件的位置和速度进行控制。

主轴伺服驱动方案选择交流变频调速方案。由于将直流电逆变成交流电的环节可操控性较强, 且在频率的调节范围以及改善变频后, 电动机的特性在各个方面都具有明显的优势。因此, 在机床主轴驱动中, 交流电动机凭借绝对优势成为开放式数控系统的主要选择。

伺服进给和主轴驱动是决定数控机床技术的性能和加工精度的主要因素。因此, 数控机床对进给伺服电机、伺服系统的位置和速度控制以及机械传动等方面都有很高的要求。为满足数控加工精度的要求, 伺服系统应具有优良的静态与动态负载特性。这样, 即便在伺服系统的负载或切削条件发生变化时, 仍能保持恒定的进给速度。在加工过程中, 机床工作台在随机状态下, 要能够根据加工轨迹的要求, 随时实现正向或反向运动。在方向发生改变时, 也不可以出现反向间隙和运动损失。另外, 在不同的加工条件下, 如, 加工零件的材质、尺寸、部位以及刀具的种类和冷却方式等不同, 数控机床的进给速度应在很宽的范围内实现无级变化。

3 数控机床控制系统性价比分析

经济型数控机床的数控系统采用单片机为核心控制器, 伺服进给系统采用步进电机构成开环系统, 显示采用数码管, 结构简单, 操作方便, 成本低, 但控制精度不高、功能不强, 主要用于线切割机床或旧机床的改造。

中、高档数控机床的数控系统采用PLC、工控机等为核心控制器, 伺服进给系统采用半闭环的交流伺服系统, 联动轴数3~5轴, 显示采用彩色CRT或液晶显示器, 具有三维图形显示、图形编程、人机对话及自诊断的功能, 同时还具有RS232或直接数控接口, 加工精度较高, 应用范围广泛。

在开放式体系结构中, 数控系统的硬件、软件和总线规范都呈现出开放式状态, 为数控制造商和用户进行系统集成时提供了丰富的软、硬件资源, 也为用户对数控机床进行二次开发创造了一定条件, 推动了数控系统多档次、多品种的开发和更为广泛地应用, 开发周期大大缩短。

采用NC嵌入PC型开放式结构和全数字伺服交流系统的数控机床控制系统, 具有较好的通用性、柔性、适应性、扩展性, 虽然硬件系统成本略高, 但由于系统是开放的, 修改软件就可以应用于不同功能要求的系统, 节省开发资源和人力, 因而性能价格比较高。

摘要：数控机床是集机床、计算机、电机、自动控制、传感检测等技术于一体的自动化设备。本文简要介绍了数控机床控制系统的构成及工作流程, 并分析了控制系统设计中应关注的几个重点。

关键词：数控机床,控制系统,设计

参考文献

[1]王爱玲, 张吉堂, 吴雁编著.现代数控原理及控制系统[M].国防工业出版社, 2005.

机床电气控制电路故障检修方法探究 第10篇

关键词：故障,故障分析,故障检修

随着工业革命的推进, 机床在工业中早已得到广泛的应用。机床电气设备在操作人员操作过程中因受到各种各样因素, 使其出现不能正常工作的现象也就是故障, 导致不能安全生产或不能正常生产。机床电路的故障一般有两种情况。一种表现出明显的外表特征且容易发现的故障, 如电机、电器元件的过热、冒烟、打火、发出焦糊味、有响声、运动部件卡住等现象;另一种是没有外表特征较隐蔽的故障, 主要是控制电路的故障, 线路越复杂, 故障几率越多。造成这两方面故障的主要原因有以下几点:过载、绝缘击穿或短路、调整不当机械动作失灵、动静铁心端面有异物、触头接触不良、接线松脱、小零件损坏以及操作不当等等。

1 正确分析, 确定故障范围

为了使机床尽可能减少故障发生率, 平常加强保养维护和定期检修是不可缺少的, 若发生故障其分析方法与步骤如下:

首先要调查研究, 向操作者了解故障的现象;观察电气元件有无损坏或烧焦的痕迹;仔细听电气设备在运行时有无异常声音;当设备运行一段时间后, 关闭电源再用手触摸相关电气元件, 判断该电气元件的温度有无明显上升或有无局部过热的现象。当发现有异常声音、气味、打火、冒烟、发热的现象, 可以通过看、听、摸等手段来判断外表看得出的故障点。其次, 在外表现象无明显损坏, 无明显现象, 无异味且无法确定故障点时, 应根据机床电气线路原理图并结合故障现象来分析和确定故障的范围, 是主电路还是控制电路的故障, 或信号灯不亮、照明灯不亮, 或某些不能正常工作的特殊环节, 如平面磨床的电磁吸盘没有吸力等, 可以通过这种方式能较快的判断出故障点, 以便检修。要想快速、准确地判断故障原因, 作为电气技术人员除了熟练掌握机床电气控制原理外, 还要熟悉机床的结构、液压、气动等系统的工作情况, 才能正确而迅速地找出并排除故障, 保证设备尽快地恢复正常运行。

2 合理方法, 准确査找故障点

(1) 外表检査, 根据控制线路原理图分析故障现象且已确定故障范围后, 对确定的故障范围内所有电气相关设备, 进行电气设备元件的外表检查以确定故障点。

(2) 根据机床电气控制电路控制原理, 按正常步骤操作顺序去观察各环节的动作状况, 确定其动作是否正常, 判断问题是发生在主电路、控制电路还是特定环节, 以便进一步确定故障点。

(3) 根据对故障现象的观察并进行故障原因分析, 采用测量仪表对控制线路进行各参数有针对性的测试;还可采用短接的方式对电路进行检查, 以便更准确的查找到故障点。在此以万用表测量电路参数为例, 电压参数的测量是利用万用表测量机床线路某点的电位值来判断机床电气故障点, 这种方法简单明了, 直观可分为分阶测量、分段测量和对地测量。但应注意线路中的交流电压和直流电压的测量, 并根据机床线路原理分析该线路上的电压值, 选择万用表适当的电压量程, 切不可用万用表的电流档或电阻档进行带电检测, 否则会烧坏万用表。当电路接通时, 假设电路中的某点作为参考点 (一般选择接触器线圈的公共点) , 将万用表的黑表笔接到参考点, 红表笔接到机床控制线路故障范围支路的各点, 读取万用表上的读数, 并与理论的参考值进行对比;也可以根据故障范围内的支路各元件两端的电压进行检测并理论的参考值进行对比, 如果所测数据与参考数据相差很大就可以认为该点为故障点。电阻参数的测量是利用万用表对机床电气控制线路上某两点电阻的有无或某单独元器件的接通和断开进行检测, 以此进具体故障位置的判断。这种方法检测故障点同样简单直观;但在检测之前必须切断总电源不然会烧坏万用表;适时调整万用表电阻档的档位, 避免对所测量的值进行判断出错。这种方法主要是用万用表电阻档对机床控制线路通断或元器件的好坏进行判断, 其方法有测量分阶电阻和测量分段电阻。在测量时将万用表的两只表笔直接某个元件的两端或某一支路的两端, 但注意如果该支路有并联情况应先断开与其并联的支路, 避免判断错误;将所测出的值与参考值进行对比, 如果数据相差较远可视为故障。除了以上两种方法还可以采用线路短接, 也就是用导线连接故障线路的两个等电位点短接起来判断具体的故障位置。该检测方式简单实用并且查找故障快捷迅速是维修技术人员排除故障的方法之一, 它主要对于控制线路处于开路状态的位置进行检查。但须注意使用本检修方式进行检测时必须在等电位检测点之间进行导线短接, 如果错误的短接将会发生短路的事故。在电路方面査找不出原因时, 应注意检查是否有液压、气动或机械等方面原因的故障。

3 时刻警惕, 有效排除故障

在检修过程中如果查出故障的具体位置且已经把故障修复完毕时, 要警惕已经找出的故障点是否为最终的故障点, 还需要对该故障现象作更强细的分析找到其根本原因。根据现象并通过原理图分析找到故障点后, 还需要采取正确的修复方法修复已经找到故障部位, 对于工业用的元器件轻易的用其它电器元件进行更换或者采用补线的方法是不正确的, 防止由于更换产生人为故障。作为维修技术人员在排故过程中, 非特殊情况应尽量做到复原。但是, 在特殊的时候为了让设备恢复正常的运行, 可以采取一些应急措施, 但是不能强行行事。在排除故障彻底完成后, 需对设备调试运行时, 应配合操作者按操作规程操作, 免除新人为故障。当编修技术人员在故障排除之后, 应当做好相关记录, 且及时进行经验总结, 提高业务水平。

总之, 作为维修技术人员为了及时准确判断故障就应当时常了解和掌握常见故障的现象和解决措施, 是能有效地对故障排除的关键, 但在任何情况下维修必须要注意人身及设备安全, 如果需要通电操作试运行时, 须准备完好的防护器具并且遵照安全规程进行, 禁忌不得随便触及设备的带电部分和运动部分, 预防产生不必要的事故。

参考文献

[1]赵仁良.电力拖动控制线路与技能训练[M].北京.中国劳动初会保障出版社.2001.261—268

[2]连赛英.机床电气控制技术[M].北京.机械工业出版社.2007.106—108

机床零件自动分拣配送控制系统研究 第11篇

机械零件自动分拣配送系统是重型机床制造厂现代化水平的重要标志，其自动化程度的高低会影响机床厂的生产效率和管理水平。过去一直沿用的人工手推加天吊才能将零件从库中运到机床附近，这种做法工作效率低，劳动强度大，存在安全隐患。机床零件自动分拣配送系统的分拣、配送主要由人工来完成，工作效率较低，尚存在安全隐患。针对机床制造厂存在的上述问题，我们提出了机床零件自动分拣配送控制系统，该自动分拣配送控制系统能够实现零件从仓库与机床间快速、准确的分拣与配送全过程。该系统由可编程序控制器PLCS7-200/300、CMF400-CLV420激光条码及ProfiBUS-DP现场总线控制系统组成，并对该控制系统进行了实验研究，同时取得了阶段性成果。

一、系统构成与工作原理

（一）、自动化系统组成

自动分拣配送控制系统包括仓储单元、传送单元、分拣单元、出库单元、分拣单元以及控制装置，自动分拣配送控制系统组成如图1所示[1]。

（二）、控制系统

控制系统由可编程程序控制器S7-200/300、SICK通讯卡CMF400、激光条码CLV420及计算机组成，通过硬件组态设置EM277、CMF400属性，将各参数正确调整后下载到S7-300中[2]，其中CMF地址为3，S7-200地址分别为35和45，Profibus-DP通讯控制系统如图2所示。

控制系统工作原理。该系统通过S7-300接受SICK-CLV420激光条码扫描信息，并对该信息进行分析判断处理后，发送至S7-200，由S7-200执行相应的控制程序，并发出控制指令，控制相应的传送带与分拣机构按照要求进行运转。

非零库存运行过程。零件经光电传感器检测后，由主令开关向S7-200发出指令，S7-200执行程序驱动入库滚针轨道，由SICK-CLV420条码对商品进行入库检测，通过分拣装置，将零件送入不同的螺旋存储单元；当某台机床需要零件时，工作人员就地发出指令，螺旋仓库可自动将零件出库；经过分拣控制，不同的零件再经过SICK-CLV420条码机进行出库检测，SICK条码机识别后，反馈给S7-300；S7-300判断后将信息发送至分拣单元，再由S7-200执行分拣程序即可完成分拣动作。

零库存运行过程。當机床需要零件量较大时，系统会选择快速传送通道，即零库存传送方式。该方式零件的运行将不需要通过仓储单元，直接传送到分拣轨道进行出库检测，这样就可以快速的为车间提供所需零件，如图3所示。

二、软件设计

该系统的控制程序由S7-300主站程序，S7-200和SICK-CMF400从站程序组成。SICK-CLV420激光条码作为检测识别装置，在ProfiBUS-DP通讯网络中，S7-300完成整个系统的控制。

（一）自动出库控制程序

在仓储单元S7-200程序中，I0.1、I0.2为主令按钮，用于对系统发出中断请求指令；I0.3、I0.4、I0.5、I0.6为光电传感器；Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3为传送带电机；Q0.4、Q0.5为指示灯；I0.0为急停按钮。当系统运行时，指示灯被点亮，工作人员发出对某零件的中断请求指令，该指令发送至S7-200后[3]，出库电机开始运转，将零件传送至检测轨道，位于检测轨道上方的SICK-CLV420条码被触发，完成零件条码识别，并将该信息传递至S7-300，出库控制梯形图程序如图4所示，S7-300信息控制程序如图5所示。

（二）自动分拣控制程序

在分拣单元S7-200程序中，I0.3、I0.4为光电传感器；Q0.0、Q0.1为传送电机；I0.2为急停按钮。程序中通过计数器与定时器，S7-300以及SICK-CLV420条码，可以实现对不同零件的准确分拣。当系统运行时，SICK激光条码对零件的条码进行识别后将信息发送至S7-300，S7-300通过程序判断零件的类别后，再将指令发送给S7-200，S7-200接收到S7-300的指令后，按程序运行即可自动将零件按要求分拣，分拣控制部分程序如图5所示[4]。

（三）ProfiBUS-DP通信程序

在SICK系统中进行CMF400-CLV420属性设置[5]，对标准13位条码进行参数设置，选定32位数据传送格式；在S7-300中激活SFC14、SFC15功能块，编写如图6所示通信程序，并将此程序下载S7-300中。

该实验研究对ProfiBUS-DP现场总线通信技术进行了研究开发，并成功的将该技术应用于重型机床厂机床零件自动分拣配送控制。该系统利用可编程控制器与激光条码相结合，实现了零件自动入库、自动出库和自动分拣。重力螺旋立体仓库改变了传统的设计理念，巧妙地利用了商品自身重力，实现了无动力出库过程；分拣装置很好的完成了商品的分拣过程，将复杂的动作过程变得简单、快捷。由以上实验研究结果表明：ProfiBUS-DP现场总线通信技术与SICK-CMF400-CLV420激光条码技术相结合，该项技术可以推广到机械制造、商品包装、物流生产线等领域。

（作者单位：1.齐齐哈尔二机床（集团）有限责任公司中件事业部；2.东北石油大学机械科学与工程学院）

[1]李绍炎.自动机与自动线[M]，北京：清华大学出版社，2006

[2]胡仁喜，张红松，刘昌丽.SolidWorks机械设计工程实践[M]，北京：科学出版社，2007

[3]崔 坚，李 佳.西门子工业网络通讯指南[M]，北京：机械工业出版社，2004

[4]高鸿斌，孔美静，赫孟合.西门子PLC与工业控制网络应用[M]，北京：电子工业出版社，2006

机床电气控制电路的故障分析方法 第12篇

关键词：观察故障现象,检查并排除电路故障,通电试车复查

由于各类机床型号不止一种, 即使同一种型号, 制造商的不同, 其控制电路也存在差别。只有通过典型的机床控制电路的学习, 进行归纳推敲, 才能抓住各类机床的特殊性与普遍性。重点学会阅读、分析机床电气控制电路的原理图;学会常见故障的分析方法以及维修技能, 关键是能做到举一反三, 触类旁通。检修机床电路是一项技能性很强而又细致的工作。当机床在运行时一旦发生故障, 检修人员首先对其进行认真的检查, 经过周密的思考, 作出正确的判断, 找出故障源, 然后着手排除故障。

1 如何阅读机床电气原理图

掌握了阅读原理图的方法和技巧, 对于分析电气电路, 排除机床电路故障是十分有意义的。机床电气原理图一般由主电路、控制电路、照明电路、指示电路等几部分组成。阅读方法如下:

1.1 主电路的分析

阅读主电路时, 关键是先了解主电路中有哪些用电设备, 主要所起的作用, 由哪些电器来控制, 采取哪些保护措施。

1.2 控制电路的分析

阅读控制电路时, 根据主电路中接触器的主触点编号, 很快找到相应的线圈以及控制电路。依次分析出电路的控制功能。从简单到复杂, 从局部到整体, 最后综合起来分析, 就可以全面读懂控制电路。

1.3 照明电路的分析

阅读照明电路时, 查看变压器的变比、灯泡的额定电压。

1.4 指示电路的分析

阅读指示电路时, 了解这部分的内容, 很重要的一点是:当电路正常工作时, 为机床正常工作状态的指示;当机床出现故障时, 是机床故障信息反馈的依据。

2 机床电气控制电路故障的一般分析方法

2.1 修理前的调查研究

2.1.1 问

询问机床操作人员, 故障发生前后的情况如何, 有利于根据电气设备的工作原理来判断发生故障的部位, 分析出故障的原因。

2.1.2 看

观察熔断器内的熔体是否熔断;其它电气元件有烧毁、发热、断线、导线连接螺钉是否松动;触点是否氧化、积尘等。要特别注意高电压、大电流的地方, 活动机会多的部位, 容易受潮的接插件等。

2.1.3 听

电动机、变压器、接触器等, 正常运行的声音和发生故障时的声音是有区别的, 听声音是否正常, 可以帮助寻找故障的范围、部位。

2.1.4 摸

电动机、电磁线圈、变压器等发生故障时, 温度会显著上升, 可切断电源后用手去触摸判断元件是否正常。

2.2 从机床电气原理图进行分析

首先熟悉机床的电气控制电路, 结合故障现象, 对电路工作原理进行分析, 便可以迅速判断出故障发生的可能范围。

2.3 检查方法

根据故障现象分析, 先弄清属于主电路的故障还是控制电路的故障, 属于电动机的故障还是控制设备的故障。当故障确认以后, 应该进一步检查电动机或控制设备。必要时可采用替代法, 即用好的电动机或用电设备来替代。属于控制电路的, 应该先进行一般的外观检查, 检查控制电路的相关电气元件。如接触器、继电器、熔断器等有无硬裂、烧痕、接线脱落、熔体是否熔断等, 同时用万用表检查线圈有无断线、烧毁, 触点是否熔焊。

外观检查找不到故障时, 将电动机从电路中卸下, 对控制电路逐步检查, 可以进行通电吸合试验, 观察机床电气各电器元件是否按要求顺序动作, 发现哪部分动作有问题, 就在那部分找故障点, 逐步缩小故障范围, 直到全部故障排除为止, 决不能留下隐患。

有些电器元件的动作是由机械配合或靠液压推动的, 应会同机修人员进行检查处理。

2.4 在检修机床电气故障时应注意以下问题

(1) 检修前应将机床清理干净。

(2) 将机床电源断开。

(3) 电动机不能转动, 要从电动机有无通电, 控制电动机的接触器是否吸合入手, 决不能立即拆修电动机。通电检查时, 一定要先排除短路故障, 在确认无短路故障后方可通电, 否则, 会造成更大的事故。

(4) 当需要更换熔断器的熔体时, 必须选择与原熔体型号相同, 不得随意扩大, 以免造成意外的事故或留下更大的后患。因为熔体的熔断, 说明电路存在较大的冲击电流, 如短路、严重过载、电压波动很大等。

(5) 热继电器的动作、烧毁, 也要求先查明过载原因, 不然的话, 故障还是会复发。并且修复后一定要按技术要求重新整定保护值, 并要进行可靠性试验, 以避免发生失控。

(6) 用万用表电阻档测量触点、导线通断时, 量程置于“×1Ω”档。

(7) 如果要用兆欧表检测电路的绝缘电阻, 应断开被测支路与其它支路联系, 避免影响测量结果。

(8) 在拆卸元件及端子连线时, 特别是对不熟悉的机床, 一定要仔细观察, 理清控制电路, 千万不能蛮干。要及时做好记录、标号, 避免在安装时发生错误, 方便复原。螺丝钉、垫片等放在盒子里, 被拆下的线头要作好绝缘包扎, 以免造成人为的事故。

(9) 试车前先检测电路是否存在短路现象。在正常的情况下进行试车, 应当注意人身及设备安全。

(10) 机床故障排除后, 一切要恢复到原来样子。

3 机床电气控制电路电阻法检查故障举例

根据故障现象判断故障范围, 检查故障的方法有电阻法、电压法、短接法等。下面主要介绍电阻法检查故障。

电阻法检查故障可以分为通电观察故障现象、检查并排除电路故障、通电试车复查三个过程。

3.1 通电观察故障现象

第一步:验电。

合上电源开关, 用验电笔检查电动机控制线路进线端是否有电;检查电动机控制线路电源开关是否有电;合上电源开关, 检查电源开关下接线桩、熔断器上接线桩、熔断器下接线桩是否有电;检查有金属外壳是否漏电;一切正常, 可进行下一步通电试验。

第二步:通电试验, 观察故障现象, 确定故障范围。

按照故障现象, 确定可能产生故障原因, 然后切断电源, 并在电路图上画出检查故障的最短路径。

例:如图1顺序起动逆序停止控制线路原理图 (电路只设一处故障) , 按下起动按钮SB2时, M1电动机不能起动, 故障是在从FU2熔断器-1号线-FR1常闭触头-2号线-FR2常闭触头-3号线-SB1常闭触头-4号线-SB2常开触头-5号线-KM1线圈-9号线的路径中。

3.2 检查并排除电路故障

把万用表从空档切换到×10或×100电阻档, 并进行电气调零。调零后, 可利用二分法。如例中按下起动按钮SB2时, M1电动机不能起动, 把万用表的一支表棒, 搭在图中1号线所接的FU2接线桩, 另一支表棒搭在所判断故障路径中间位置电气元件的接线桩上, 如4号线所接的SB1接线桩。 (两表棒间如有起动按钮, 应按下起动按钮) 此时, 万用表指针应指向零位, 表明故障不在两表棒间的电路路径:1号线—FR1常闭触头—2号线—FR2常闭触头—3号线—SB1常闭触头中, 而在所分析故障路径的另一半路径中 (电阻为无穷“∞”则故障在此路径中、如两表棒间有线圈, 无故障时电阻值应为线圈直流电阻值, 约1800Ω~2000Ω) 。

再用万用表检查另一半电路, 上例中把万用表的一支表棒 (黑表棒或红表棒) 搭在5号线所接的SB2接线桩, 另一支表棒搭于9号线所接的FU2接线桩, 电阻应为1800Ω~2000Ω, 则路径:SB2常开触头—5号线—KM1线圈—0号线—熔断器FU2无故障, 故障应在SB1—SB2的4号线。用万用表测量SB1-SB2的4号线电阻为无穷“∞”, 故障判断正确。然后用短接线连接SB1—SB2的4号线排除故障。

以上第二步判断由于只有三段线, 也可用万用表一段、一段线检查, 直至找到故障点, 找到后用短线连接故障点排除故障。 (检查的三段线分别是SB1-SB2的4号线、SB2常开触头-KM1线圈-熔断器FU2的9号线一一检查排故)

3.3 通电试车复查, 完成故障排除任务

试车前先用万用表初步检查控制电路的正确性。上例顺序起动逆序停止控制线路, 用万用表的×10或×100电阻档, 搭在控制回路熔断器FU2的9号线与1号线之间, 按下起动按钮SB2, 电阻应为1800Ω~2000Ω, 则电路功能正常。在按第一步和第二步试电步骤通电试车, 试车成功, 拆除短路线, 整理好工作台, 并把万用表打回空挡。完成故障排除任务。

注意事项:

1) 注意验电, 必须检查有金属外壳的元器件外壳是否漏电;

2) 电阻法必须在断电时使用, 万用表不能在通电状态测电阻;

3) 用短路线短路故障点时, 必须线号相同的同号线才能短路;

4) 如需再次试电观察故障现象, 必须经指导老师同意。

特别提醒:

1) 电阻测量法, 必须在断电情况下进行。

2) 在排除故障时, 通常以接触器、继电器的得电与否来判断故障在主电路还是控制电路。几个进给动作同时不工作, 排除故障就找公共电路部分;其它几个进给动作, 只有一个进给不动作, 排除故障就找该支路部分。

3) 电路中的各操作手柄位置也很重要。

4) 通过模拟故障排除, 培养大家的分析能力和判断能力。

参考文献

[1]维修电工操作技能考试手册[S].石油大学出版社.