CN101862977B - 卧式镗铣床电气控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卧式镗铣床电气控制系统。由下述部分构成的：用于给整个系统供电的控制电源和动力电源；用于输入控制信号，并用来显示当前工作状态和信息的触摸屏；用于检测信号输入的传感器；根据用户程序及工艺要求事先编制的可编程控制器，该可编程控制器接收由触摸屏、传感器的信息；用于接收可编程控制器信息的中间继电器，该中间继电器分别将信息的一部分通过变频器、接触器传递给用于控制工作台定位、主轴箱升降和进给量多少的进给电机；信息的一部分直接通过主轴接触器传递给用于控制主轴正反转和高低速的主轴旋转电机。本发明提高生产效率，降低成本，电气控制线路简洁，操作更加灵活，简修更加方便，极大限度的满足了使用者的需求。

Description

卧式镗铣床电气控制系统

技术领域

本发明涉及一种镗铣床，尤其是涉及一种卧式镗铣床电气控制系统，它是卧式镗铣床首选的电气控制系统。 

背景技术

随着经济的飞速发展，机械加工设备不断更新和改造，镗铣床也在不断的改进和完善。但现有传统的卧式镗铣床的电气控制大部分仍在采用手动按钮的方式，使得操作复杂，灵敏度差，光栅尺信号精度低。特别是当某电气原件发生故障时，操作人员很难迅速查找到故障点，需要长时间查找，误工费时，影响生产进度，提高了加工成本，给用户带来很大烦恼。 

发明内容

本发明是针对上述问题提供的一种将可编程控制器，触摸屏与变频器相结合用以对卧式镗铣机床的控制，达到操作简单、灵活，定位精准，加工精度高，节省了加工成本，并实现故障处理简单容易的一种卧式镗铣床电气控制系统。 

为了实现上述目的，本发明解决技术问题的技术方案是： 

卧式镗铣床电气控制系统，包括触摸屏、变频器、接触器，其还包括下述部分： 

用于给整个系统供电的控制电源和动力电源； 

用于输入控制信号，并用来显示当前工作状态和信息的触摸屏； 

用于检测信号输入的传感器； 

根据用户程序及工艺要求事先编制的可编程控制器，该可编程控制器接收由触摸屏、传感器的信息； 

用于接收可编程控制器信息的中间继电器，该中间继电器分别将信息的一部分通过变频器、接触器传递给用于控制工作台定位、主轴箱升降和进给量多少的进给电机；信息的一部分直接通过主轴接触器传递给用于控制主轴正反转和高低速的主轴旋转电机。 

所述的可编程控制器包括：输入单元、中央处理器、存储器及输出单元。 

所述的接触器包括：横向接触器、纵向接触器及升降接触器。 

所述的进给电机包括：台板横向移动电机、台板纵向移动电机及主轴箱升降电机。 

所述的台板横向移动电机通过横向接触器接收变频器的正转、反转及高速、低速的控制信号；所述的台板纵向移动电机通过纵向接触器接收变频器的正转、反转及高速、低速的控制信号；所述的主轴箱升降电机通过升降接触器接收变频器的正转、反转及高速、低速的控制信号。 

所述的变频器采用外部端子启停及电位器调速工作方式。 

所述的可编程控制器3在与光栅尺的配合时采用高速计数的四倍频功能。 

所述的主轴旋转电机为双速电机。 

本发明具有如下优点效果：结构简单、维修方便、由于本发明由于采用了触摸屏可将当前工作状态如当前的走刀量和及时将一些有用的信息如故障报警显示出来，减少了排除故障的时间，节省了设备的维护费用，达到了有效的提高生产效率。本发明由于采用了可编程控制器，提高了系统的抗干扰能力，即提高了工作的可靠性。本发明由于采用了变频器，通过改变电动机电源频率实现理想的高效率、高性能的速度调节，延长了设备的使用寿命，降低成本。本发明由于采用了可编程控制器，触摸屏与变频器相结合，使得卧式镗铣床电气控制线路更加简洁，操作更加灵活，简修更加方便，极大限度的满足了使用者的需求。 

附图说明

图1是本发明卧式镗铣床电气控制系统的结构示意图； 

其中：传感器1，触摸屏2，可编程控制器3，中间继电器4，主轴接触器5，主轴旋转电机6，进给电机7，接触器8，变频器9。 

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明，但本发明的保护范围不受具体的实施例所限制，以权利要求书为准。另外，以不违背本发明技术方案的前提下，对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落入本发明的权利要求范围之内。 

实施例一： 

如图1所示，本发明包括触摸屏、变频器、接触器，还包括下述部分： 

用于给整个系统供电的控制电源和动力电源；用于输入控制信号，并用来显示当前工作状态如当前的走刀量和及时将一些有用的信息如故障报警显示出来的触摸屏2；用于检测信号输入的传感器1；根据用户程序及工艺要求事先编制的可编程控制器3，用于接收由触摸屏2、传感器1信息的可编程控制器3包括：用于收集并保存被控对象实际运行数据信息的输入单元、中央处理器、存储器及用于提供正在被控制的装置中的设备需要实施操作处理的输出单元；用于接收可编程控制器3信息的中间继电器4，该中间继电器4分别将可编程控制器3输出信息的一部分，通过变频器9、接触器8传递给用于控制工作台定位、主轴箱升降和进给量多少的进给电机7；可编程控制器3输出信息另一部分直接通过主轴接触器5传递给用于控制主轴正转反转和高速低速，并采用了双速电机的主轴旋转电机6；其中接触器8包括：横向接触器、纵向接触器及升降接触器；进给电机7包括：台板横向移动电机、台板纵向移动电机及主 轴箱升降电机。所述的台板横向移动电机通过横向接触器接收变频器9的正转、反转及高速、低速的控制信号；所述的台板纵向移动电机通过纵向接触器接收变频器9的正转、反转及高速、低速的控制信号；所述的主轴箱升降电机通过升降接触器接收变频器9的正转、反转及高速、低速的控制信号，所述的变频器采用外部端子启停及电位器调速工作方式，所述的可编程控制器3在与光栅尺配合工作时采用了高速计数的四倍频。 

下面对上述构成的卧式镗铣床电气控制系统的工作原理及应用进行说明： 

一、可编程控制器 

可编程控制器是一种以微处理器为核心的用于工程自动控制的工业控制机，其本质是一台工业控制专用计算机，它的软，硬件配置与计算机类似。硬件主要由中央外理单元，存储器，输入单元，输出单元电源等构成。 

输入单元：收集并保存被控对象实际运行的数据的信息(被控对象上的各种开关量信息或操作命令等)。 

逻辑部分：处理输入部分报取得的信息，并按照被控对象的实际动作要求正确的反映。 

输出单元：提供正在被控制的装置中，哪几个设备需要实施操作处理。 

用户程序通过可编程控制器或其它输入设备输入并存放在可编程控制器的用户存储器中。当可编程控制器开始运行时，CPU根据系统监控程序的规定顺序，通过扫描，完成各输入点的状态采集或输入数据采集、用户程序的执行、各输出点状态更新、可编程控制器键入响应和显示更新及CPU自检等功能。可编程控制器扫描既可按固定的程序进行，也可按用户程序规定的可变顺序进行。可编程控制器采用集中采样、集中输出的工作方式，减少了外界的干扰。由以上分析，可以把可编程控制器的工作过程为三个阶段，即输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段。 

(1)输入采样阶段 

可编程控制器在输入采样阶段，首先扫描所有输入端子，并将各输入存入内存中各对应的输入映象寄存器。此时，输入映象寄存器被刷新。接着进入程序执阶段，在程序执行阶段或输出阶段，输入映象寄存器与外界隔离，无论信号如何变化，其内容保持不变直到下一个扫描周期的输入采样阶段，才重新写入输入端的新内容。 

(2)程序执行阶段 

根据可编程控制器的程序扫描原则，可编程控制器先左后右，先上后下的步序语句逐句扫描。当指令涉及到输入、输出状态时，可编程控制器从输入映象寄存器中“读入”对应输入映象寄存器的当前状态，然后，进行相应的运算，运算结果再存入元件映象寄存器中，对元件映象寄存器来说，每一个元件会随着程序执行过程而变化。 

(3)输出刷新阶段 

在所有指令执行完毕后，输出映象寄存器中所有输出继电器的状态在输出刷新阶段转存到输出锁存寄存器中，通过一定方式输出，驱动外部负载。采用集中采样，集中输出工作方式的特点是：在采样周期中，将所有输入信号(不管该信号当时是否采用)，一起读入，此后在整个程序处理过程中PLC系统与外界隔绝，直到输出控制信号到下一个工作周期再与外界交涉，从根本上提高了系统的抗干扰扰提高了工作的可靠性。 

二、主轴旋转电机的电气控制 

主轴旋转电机为双速电机，高低速也是通过接触器的切换实现的，低速为定子绕组三角形接法状态(对应的低速接触器吸合)。高速为定子绕组双星型接法状态(对应的高速接触器具吸合)。正反转是通过正反转的接触器切换实现的。再加上外部机械档位的配合，主轴旋转电机可以变化出多种速度，满足生产需 求。加入了过载保护。这些接触器的线圈驱动都是通过可编程控制器的输出单元实现的，相比传统线路更加安全可靠，线路更加简洁。 

下面就主轴旋转正转低速运动做一个简要说明。 

1、在触摸屏上选择低速(这时对应的低速接触器吸合) 

2、在触摸屏上点击正转按钮(这时对应的正转接触器吸合，主轴旋转电机运行)按停止按钮(这时对应的正转接触器断开，主轴旋转电机停止) 

3、在触摸屏上按点动正转(按住为运行，抬起为停止)。 

三、轴向电机的转换与变频器的应用 

随着电力电子技术、微电子技术及大规模集成电路的发展，生产工艺的改进及功率半导体器件价格的降低，变频调速越来越被工业上所采用。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。这里的四个轴向(主轴箱的上下运动，工作台的前后运动，工作台的左右运动，与镗杆的进出运动)。由于各个轴向不是同时运动，在一段时间只有一个轴向运动。故而选用一台变频器驱动足够。选择的标准以轴向功率最大为准。轴向的选择是通过触摸屏的操作，可编程控制器的处理，通过输出驱动相应轴向的接触器实现的。在程序中做了互锁，保证了只能选择一个轴向工作。 

变频器的正反转是通过端子控制实现的。反转与此同。 

在设计电气线路时，变频器有三种工作状态，即低速运行，中速运行和高速运行状态，低速运行和高速运行通过转换开关一继电器自由切换，从而满足了镗床的自动走刀(低速运行)及快速移动(高速运行)运行速度通过外接电位器实现。通过旋转电位器得到不同的分电压实现调速。旋转电位器可以实现无级调速。设备出厂前以进行了调试，三种速度高中低基本满足生产需求。三种速度的切换是通过两个中间继电器来实现的。(除非有必要调节电位器，三种速度都将随之改变)。 

速度的选择同样是通过触摸屏的操作，可编程控制器的处理，通过输出驱动相应轴向的中间继电器实现的。 

变频器制动电阻的加入可以满足电动机快速停止和电动机制动，从而解决了电动机惯性运行，满足了设备的工艺要求。 

下面就横向正转低速运动做一个简要说明。 

1、在触摸屏上选择横向(这时对应的横向接触器吸合) 

2、在触摸屏上选择低速(这时对应的低速中间继电器吸合) 

3、在触摸屏上点击正转按钮(这时对应的正转中间继电器闭合。横向电机运行)按停止按钮(这时对应的正转中间继电器断开。横向电机停止)。 

4、在触摸屏上按点动正转(按住时对应的正转中间继电器闭合。横向电机运行，抬起时对应的正转中间继电器断开。横向电机停止) 

各轴向都安装了正负限位。起到了安全保护的作用。正负限位传感器通过可编程控制器的输入引入系统。如果检测到有信号输入，通过可编程控制器的处理相应的输出也就切断了，从而切断了电路，电机停止运行。 

四、数据显示 

这部分采用高精度光栅尺系统，完全满足工件精度的加工要求。轴向的行走数据在触摸屏上显示。通过可编程控制器的高速计数功能把光栅尺直接接入到可编程控制器的输入端。通过换算，把行走的数据直接显示在触摸屏上，从而省下了用于显示数据的仪表。节省了成本，从而使线路更加简化。操作更加直观，一切都在触摸屏上完成。为了达到更加精准的定位要求，每个轴向还配备了手摇轮装置。 

Claims (7)

1.卧式镗铣床电气控制系统，包括触摸屏、变频器、接触器，其特征是还包括下述部分： 

用于给整个系统供电的控制电源和动力电源； 

用于输入控制信号，并用来显示当前工作状态和信息的触摸屏(2)； 

用于检测信号输入的传感器(1)； 

根据用户程序及工艺要求编制的可编程控制器(3)，该可编程控制器(3)接收由触摸屏(2)、传感器(1)发出的信息； 

用于接收可编程控制器(3)信息的中间继电器(4)，该中间继电器(4)分别将信息的一部分通过变频器(9)、接触器(8)传递给用于控制工作台定位、主轴箱升降和主轴箱进给量多少的进给电机(7)；信息的另一部分直接通过主轴接触器(5)传递给用于控制主轴正反转和高低速的主轴旋转电机(6)；所述的可编程控制器(3)在与光栅尺的配合时采用高速计数的四倍频功能。 

2.根据权利要求1所述的卧式镗铣床电气控制系统，其特征是所述的可编程控制器(3)包括：输入单元、中央处理器、存储器及输出单元。 

3.根据权利要求1所述的卧式镗铣床电气控制系统，其特征是所述的接触器(8)包括：横向接触器、纵向接触器及升降接触器。 

4.根据权利要求1所述的卧式镗铣床电气控制系统，其特征是所述的进给电机(7)包括：台板横向移动电机、台板纵向移动电机及主轴箱升降电机。 

5.根据权利要求4所述的卧式镗铣床电气控制系统，其特征是所述的台板横向移动电机通过横向接触器接收变频器(9)的正转、反转及高速、低速的控制信号；所述的台板纵向移动电机通过纵向接触器接收变频器(9)的正转、反转及高速、低速的控制信号；所述的主轴箱升降电机通过升降接触器接收变频器(9)的正转、反转及高速、低速的控制信号。

6.根据权利要求1或5所述的卧式镗铣床电气控制系统，其特征是所述的变频器(9)采用外部端子启停及电位器调速工作方式。

7.根据权利要求1所述的卧式镗铣床电气控制系统，其特征是所述的主轴旋转电机(6)为双速电机。 

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