CN114488954A - 柔性机床控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了柔性机床控制系统，属于机床控制技术领域，包括控制柜，控制柜通过铰链与柜门连接，其中，柜门上分别连接有人机界面面板、数控系统面板和手动面板；所述控制柜内分别设有开关电源、可编程控制器PLC和主电路模块。本发明提出的柔性机床控制系统，可编程程序控制器使用半导体集成电路作为定时器，用户可以根据需要在程序中设定定时值，可编程控制器PLC根据给定的定时值，由软件和硬件计数器来控制制定时间，定时精度高、定时时间不受环境的影响。机床利用可编程控制器PLC对控制系统进行改造控制电路体积小、功能强、灵活性和适应性好以及模块化结构的一系列优点，高可靠性和较强的适应恶劣环境的能力。
Description
技术领域
本发明涉及机床控制技术领域，特别涉及柔性机床控制系统。
背景技术
迄今为止，我国现有数以万计的陈旧落后的机床，机床大修和数控改造 实施的赖以生存的现实基础之一。一般改造的费用仅为购置新设备费用的 30％左右，通过数控改造可以进一步满足用户对设备的工艺需求
早期机床的控制方式是以继电器控制占主导地位，造成控制系统有明显 的缺点，如:体积大、耗电多、可靠性差、寿命短，尤其是对生产工艺多变的 系统适应性更差，如果生产任务和工艺发生变化，就必须重新设计，并改变 硬件结构，造成时间和资金的严重浪费。为此，对原有机床利用可编程控制 器(PLC)对控制系统进行改造控制电路体积小、功能强、灵活性和适应性好 以及模块化结构的一系列优点，高可靠性和较强的适应恶劣环境的能力。
传统机床控制主电路部分:由三相异步电动机，交流接触器，热继电器， 熔断器，刀开等组成，普通机床电控制部分，控制线路复杂，控制互锁，启 停顺序时间均采用机械式辅助触点等控制，容易受外围环境和产品质量等影 响故障率高，检修麻烦。
继电器接触式控制系统的控制逻辑是依靠触电的动作来实现的，工作频 率低。触点的开闭动作一般是几十毫秒数量级。而且使用的继电器越多，反 映的速度越慢，还是容易出现触点抖动和触点拉弧问题。
继电接触式控制系统利用时间继电器的延时动作来进行定时控制。用时 间继电器实现定时控制会出现定时的精度不高，定时时间易受环境的湿度和 温度变化而影响。有些特殊的时间继电器结构复杂，维护不方便。
使用继电接触式控制系统完成一项控制工程，设计施工，调试必须顺序 进行，周期长，而且修改困难。继电接触式控制系统使用了大量的机械触点， 连线也多。触点在开闭时会受到电弧的损坏，寿命短。因而可靠性和维护性 差。
发明内容
本发明的目的在于提供柔性机床控制系统，以解决上述背景技术中提出 的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：柔性机床控制系统，包括 控制柜，控制柜通过铰链与柜门连接，其中，柜门上分别连接有人机界面面 板、数控系统面板和手动面板；
所述控制柜内分别设有开关电源、可编程控制器PLC和主电路模块。
进一步地，人机界面面板、数控系统面板和手动面板上设有按钮、旋钮 开关和指示灯，按钮、旋钮开关接入控制方式选择转换接口，控制方式选择 转换接口与可编程控制器PLC的输入端的接线柱相连，指示灯与可编程控制 器PLC输出端的接线柱相连。
进一步地，可编程控制器PLC输入端还与CNC机床数控设备的I/O端口 联接。
进一步地，可编程控制器PLC的通断是由其输入端通断状态及梯形图程 序决定，CNC机床数控设备与可编程控制器PLC的联接是通过软开关直接控 制PLC输入端的通断，以决定PLC输出端的状态；
从CNC机床数控设备I/O端口的信息流向可以分为两种情况；一种CNC 机床数控设备从I/O端口输出指令，控制可编程控制器PLC完成相应的动作；
另一种检测可编程控制器PLC输入口的开关状态，CNC机床数控设备的 I/O口是输入信号，CNC机床数控设备根据输入完成相应的动作。
进一步地，控制方式选择转换接口还控制轴伺服电机，主电路模块内设 有中间继电器模组、固态继电器、变频器、油泵电机、冷却泵电机、轴控制 电机、控制电机、编码器和主电机，可编程控制器PLC输出口分别接在中间 继电器模组和轴卡，变频器和编码器接入可编程控制器PLC输入口，中间继 电器模组的输出端与固态继电器连接，固态继电器输出端接油泵电机、冷却 泵电机、轴控制电机和控制电机，变频器接入主电机，主电机输出端与编码 器连接。
进一步地，人机界面面板、数控系统面板、手动面板和主电路模块根据 需要选择人机界面面板和主电路模块，数控系统面板和主电路模块，手动面 板和主电路模块组合成机床控制电路。
进一步地，所述开关电源与可编程控制器PLC和主电路模块相接，用于 供电。
进一步地，控制柜的内部安装线束走向组件，线束走向组件包括滑动杆、 第一支撑架、第二支撑架、套环和隔板，滑动杆的两端分别与第一支撑架和 第二支撑架相接，第一支撑架和第二支撑架分别设置在开关电源、可编程控 制器PLC和主电路模块下方的控制柜内，套环的底端套在滑动杆上滑动，隔 板设置在套环内，用于分隔套环内部空间。
进一步地，套环内部的不同空间经过不同的线束接入人机界面面板、数 控系统面板、手动面板、开关电源、可编程控制器PLC和主电路模块上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提出的柔性机床控制系统，人机界面面板、数控系统面板和手动 面板上设有按钮、旋钮开关和指示灯，按钮、旋钮开关接入控制方式选择转 换接口，控制方式选择转换接口与可编程控制器PLC的输入端的接线柱相连， 指示灯与可编程控制器PLC输出端的接线柱相连；可编程程序控制器使用半 导体集成电路作为定时器，时基脉冲由晶体震荡器产生，精度相当高并且定 时时间长，定时范围广。
本发明提出的柔性机床控制系统，用户可以根据需要在程序中设定定时 值，可编程控制器PLC根据给定的定时值，由软件和硬件计数器来控制制定 时间，定时精度高、定时时间不受环境的影响。机床利用可编程控制器PLC 对控制系统进行改造控制电路体积小、功能强、灵活性和适应性好以及模块 化结构的一系列优点，高可靠性和较强的适应恶劣环境的能力。
附图说明
图1为本发明的整体结构图；
图2为本发明的整体模块图；
图3为本发明的人机界面面板结构图；
图4为本发明的数控系统面板结构图；
图5为本发明的手动面板结构图；
图6为本发明的PLC控制图一；
图7为本发明的PLC控制图二；
图8为本发明的PLC控制图三；
图9为本发明的PLC控制图四；
图10为本发明的PLC控制图五；
图11为本发明的PLC控制图六；
图12为本发明的PLC控制图七；
图13为本发明的PLC控制图八；
图14为本发明的PLC控制图九；
图15为本发明的PLC控制图十；
图16为本发明的PLC控制图十一；
图17为本发明的PLC控制图十二。
图中：1、控制柜；11、人机界面面板；12、数控系统面板；13、手动面 板；2、开关电源；3、可编程控制器PLC；4、主电路模块；41、中间继电器 模组；42、固态继电器；43、变频器；44、油泵电机；45、冷却泵电机；46、 轴控制电机；47、控制电机；48、编码器；49、主电机；5、线束走向组件；51、滑动杆；52、第一支撑架；53、第二支撑架；54、套环；55、隔板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-17，柔性机床控制系统，包括控制柜1，控制柜1通过铰链与 柜门连接，通过铰链柜门可以沿着控制柜1旋转，其中，柜门上分别连接有 人机界面面板11、数控系统面板12和手动面板13，人机界面面板11、数控 系统面板12和手动面板13发送指令至可编程控制器PLC3，由可编程控制器 PLC3控制相应部件工作。
控制柜1内分别设有开关电源2、可编程控制器PLC3和主电路模块4。
人机界面面板11、数控系统面板12和手动面板13上设有按钮、旋钮开 关和指示灯，按钮、旋钮开关接入控制方式选择转换接口，控制方式选择转 换接口与可编程控制器PLC3的输入端的接线柱相连，指示灯与可编程控制器 PLC3输出端的接线柱相连。
可编程控制器PLC3输入端还与CNC机床数控设备的I/O端口联接。
可编程控制器PLC3的通断是由其输入端通断状态及梯形图程序决定， CNC机床数控设备与可编程控制器PLC3的联接是通过软开关直接控制PLC 输入端的通断，以决定PLC输出端的状态；
从CNC机床数控设备I/O端口的信息流向可以分为两种情况；一种CNC 机床数控设备从I/O端口输出指令，控制可编程控制器PLC3完成相应的动作；
另一种检测可编程控制器PLC3输入口的开关状态，CNC机床数控设备 的I/O口是输入信号，CNC机床数控设备根据输入完成相应的动作，而可编 程程序控制器使用半导体集成电路作为定时器，时基脉冲由晶体震荡器产生， 精度相当高并且定时时间长，定时范围广，用户可以根据需要在程序中设定 定时值，可编程控制器PLC3根据给定的定时值，由软件和硬件计数器来控制 制定时间，定时精度高、定时时间不受环境的影响。
控制方式选择转换接口还控制轴伺服电机，主电路模块4内设有中间继 电器模组41、固态继电器42、变频器43、油泵电机44、冷却泵电机45、轴 控制电机46、控制电机47、编码器48和主电机49，可编程控制器PLC3输 出口分别接在中间继电器模组41和轴卡，变频器43和编码器48接入可编程 控制器PLC3输入口，中间继电器模组41的输出端与固态继电器42连接，固 态继电器42输出端接油泵电机44、冷却泵电机45、轴控制电机46和控制电 机47，变频器43接入主电机49，主电机49输出端与编码器48连接，通过 油泵电机44、冷却泵电机45、轴控制电机46和主电机4来控制。
人机界面面板11、数控系统面板12、手动面板13和主电路模块4根据 需要选择人机界面面板11和主电路模块4，数控系统面板12和主电路模块4， 手动面板13和主电路模块4组合成机床控制电路。
开关电源2与可编程控制器PLC3和主电路模块4相接，用于供电。
选用可编程控制器PLC3来控制，外围电路简单，机床动作之间互锁，延 时吧，故障报警均在PLC程序中进行，定时器能做到毫秒。
控制柜1的内部安装线束走向组件5，线束走向组件5包括滑动杆51、 第一支撑架52、第二支撑架53、套环54和隔板55，滑动杆51的两端分别与 第一支撑架52和第二支撑架53相接，第一支撑架52和第二支撑架53分别 设置在开关电源2、可编程控制器PLC3和主电路模块4下方的控制柜1内， 套环54的底端套在滑动杆51上滑动，隔板55设置在套环54内，用于分隔 套环54内部空间；
第一支撑架52和第二支撑架53用于固定，滑动杆51交错设置，套环54 可以沿着滑动杆51移动，通过套环54移动根据需求调整位置。
套环54内部的不同空间经过不同的线束接入人机界面面板11、数控系统 面板12、手动面板13、开关电源2、可编程控制器PLC3和主电路模块4上， 通过分隔线束进入不同的空间，从而实现对线束分隔的目的，在使用过程中， 利用其不同线束，将不同的功能的线束分开。
机床利用可编程控制器PLC3对控制系统进行改造控制电路体积小、功能 强、灵活性和适应性好以及模块化结构的一系列优点，高可靠性和较强的适 应恶劣环境的能力。
综上所述；本发明的柔性机床控制系统，人机界面面板11、数控系统面 板12和手动面板13上设有按钮、旋钮开关和指示灯，按钮、旋钮开关接入 控制方式选择转换接口，控制方式选择转换接口与可编程控制器PLC3的输入 端的接线柱相连，指示灯与可编程控制器PLC3输出端的接线柱相连。从CNC 机床数控设备I/O端口的信息流向可以分为两种情况；一种CNC机床数控设 备从I/O端口输出指令，控制可编程控制器PLC3完成相应的动作；
另一种检测可编程控制器PLC3输入口的开关状态，CNC机床数控设备 的I/O口是输入信号，CNC机床数控设备根据输入完成相应的动作，而可编 程程序控制器使用半导体集成电路作为定时器，时基脉冲由晶体震荡器产生， 精度相当高并且定时时间长，定时范围广，用户可以根据需要在程序中设定 定时值，可编程控制器PLC3根据给定的定时值，由软件和硬件计数器来控制 制定时间，定时精度高、定时时间不受环境的影响。机床利用可编程控制器 PLC3对控制系统进行改造控制电路体积小、功能强、灵活性和适应性好以及模块化结构的一系列优点，高可靠性和较强的适应恶劣环境的能力。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不 局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根 据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明 的保护范围之内。
Claims (9)
1.柔性机床控制系统，其特征在于，包括控制柜(1)，控制柜(1)通过铰链与柜门连接，其中，柜门上分别连接有人机界面面板(11)、数控系统面板(12)和手动面板(13)；
所述控制柜(1)内分别设有开关电源(2)、可编程控制器PLC(3)和主电路模块(4)。
2.如权利要求1所述的柔性机床控制系统，其特征在于，人机界面面板(11)、数控系统面板(12)和手动面板(13)上设有按钮、旋钮开关和指示灯，按钮、旋钮开关接入控制方式选择转换接口，控制方式选择转换接口与可编程控制器PLC(3)的输入端的接线柱相连，指示灯与可编程控制器PLC(3)输出端的接线柱相连。
3.如权利要求1所述的柔性机床控制系统，其特征在于，可编程控制器PLC(3)输入端还与CNC机床数控设备的I/O端口联接。
4.如权利要求1所述的柔性机床控制系统，其特征在于，可编程控制器PLC(3)的通断是由其输入端通断状态及梯形图程序决定，CNC机床数控设备与可编程控制器PLC(3)的联接是通过软开关直接控制PLC输入端的通断，以决定PLC输出端的状态；
从CNC机床数控设备I/O端口的信息流向可以分为两种情况；一种CNC机床数控设备从I/O端口输出指令，控制可编程控制器PLC(3)完成相应的动作；
另一种检测可编程控制器PLC(3)输入口的开关状态，CNC机床数控设备的I/O口是输入信号，CNC机床数控设备根据输入完成相应的动作。
5.如权利要求1所述的柔性机床控制系统，其特征在于，控制方式选择转换接口还控制轴伺服电机，主电路模块(4)内设有中间继电器模组(41)、固态继电器(42)、变频器(43)、油泵电机(44)、冷却泵电机(45)、轴控制电机(46)、控制电机(47)、编码器(48)和主电机(49)，可编程控制器PLC(3)输出口分别接在中间继电器模组(41)和轴卡，变频器(43)和编码器(48)接入可编程控制器PLC(3)输入口，中间继电器模组(41)的输出端与固态继电器(42)连接，固态继电器(42)输出端接油泵电机(44)、冷却泵电机(45)、轴控制电机(46)和控制电机(47)，变频器(43)接入主电机(49)，主电机(49)输出端与编码器(48)连接。
6.如权利要求1所述的柔性机床控制系统，其特征在于，人机界面面板(11)、数控系统面板(12)、手动面板(13)和主电路模块(4)根据需要选择人机界面面板(11)和主电路模块(4)，数控系统面板(12)和主电路模块(4)，手动面板(13)和主电路模块(4)组合成机床控制电路。
7.如权利要求1所述的柔性机床控制系统，其特征在于，所述开关电源(2)与可编程控制器PLC(3)和主电路模块(4)相接，用于供电。
8.如权利要求1所述的柔性机床控制系统，其特征在于，控制柜(1)的内部安装线束走向组件(5)，线束走向组件(5)包括滑动杆(51)、第一支撑架(52)、第二支撑架(53)、套环(54)和隔板(55)，滑动杆(51)的两端分别与第一支撑架(52)和第二支撑架(53)相接，第一支撑架(52)和第二支撑架(53)分别设置在开关电源(2)、可编程控制器PLC(3)和主电路模块(4)下方的控制柜(1)内，套环(54)的底端套在滑动杆(51)上滑动，隔板(55)设置在套环(54)内，用于分隔套环(54)内部空间。
9.如权利要求8所述的柔性机床控制系统，其特征在于，套环(54)内部的不同空间经过不同的线束接入人机界面面板(11)、数控系统面板(12)、手动面板(13)、开关电源(2)、可编程控制器PLC(3)和主电路模块(4)上。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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