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幾種常見電氣控制設備在機床上的應用

瀏覽量：7次發布時間：2017-01-11 14:20:24

機床是電氣控制設備根據電氣線路和功能要求配置而成的。本文將重點介紹達人多軸鉆床上常見的幾種電氣控制設備。

PLC-可編程控制器

1968年美國通用汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求；1969 年第一代PLC在通用汽車公司的生產線上試用成功，這是首次采用程序化的手段應用于電氣控制，隨著計算機技術的發展PLC在處理模擬量、數字運算、網絡通信、PID功能及極高的性價比奠定了它在現代工業中的重要地位。

（一）可靠性高，抗干擾能力強

PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關的少量硬件，接線可減少到繼電器控制系統的1/10~1/100，因觸點接觸不良造成的故障大為減少。

PLC由于采用現代大規模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機外電路來說，使用PLC構成控制系統，和同等規模的繼電接觸器系統相比，電氣接線及開關接點已減少到數百甚至數千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現故障時可及時發出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統具有極高的可靠性也就不奇怪了。

（二）硬件配套齊全，功能完善，適用性強

PLC發展到今天，已經形成了大、中、小各種規模的系列化產品，并且已經標準化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進行系統配置，組成不同功能、不同規模的系統。PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC有較強的帶負載能力，可直接驅動一般的電磁閥和交流接觸器，可以用于各種規模的工業控制場合。除了邏輯處理功能以外，現代PLC大多具有完善的數據運算能力，可用于各種數字控制領域。PLC的功能單元大量涌現，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術的發展，使用PLC組成各種控制系統變得非常容易。

（三）易學易用，深受工程技術人員歡迎

PLC作為通用工業控制計算機，是面向工礦企業的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用PLC的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業控制打開了方便之門。

（四）容易改造

系統的設計、安裝、調試工作量小，維護方便，容易改造。PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設計法。這種編程方法很有規律，很容易掌握。對于復雜的控制系統，梯形圖的設計時間比設計繼電器系統電路圖的時間要少得多。

PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經過改變程序改變生產過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產場合。

（五）體積小，重量輕，能耗低

以超小型PLC為例，新近出產的品種底部尺寸小于100mm，僅相當于幾個繼電器的大小，因此可將開關柜的體積縮小到原來的1/2~1/10。它的重量小于150g，功耗僅數瓦。由于體積小很容易裝入機械內部，是實現機電一體化的理想控制器。

HMI-人機界面

人機界面是指人和機器在信息交換和功能上接觸或互相影響的領域或稱界面所說人機結合面，嵌入式人機界面信息交換，功能接觸或互相影響，指人和機器的硬接觸和軟觸，此結合面不僅包括點線面的直接接觸，還包括遠距離的信息傳遞與控制的作用空間。

人機結合面是人機系統中的中心一環節，主要由安全工程學的分支學科安全人機工程學去研究和提出解決的依據，并過安全工程設備工程學，安全管理工程學以及安全系統工程學去研究具體的解決方法手段措施安全人機學。它實現信息的內部形式與人類可以接受形式之間的轉換。

凡參與人機信息交流的領域都存在著人機界面。大量運用在工業與商業上，簡單的區分為“輸入”（Input）與“輸出”（Output）兩種，輸入指的是由人來進行機械或設備的操作，如把手、開關、門、指令（命令）的下達或保養維護等，而輸出指的是由機械或設備發出來的通知，如故障、警告、操作說明提示等，好的人機接口會幫助使用者更簡單、更正確、更迅速的操作機械，也能使機械發揮最大的效能并延長使用壽命，而市面上所指的人機接口則多界狹義的指在軟件人性化的操作接口上。

Serov-伺服系統

伺服系統是指利用某一部件(如控制桿)的作用能使系統所處的狀態到達或接近某一預定值,并能將所需狀態(所需值)和實際狀態加以比較,依照它們的差別(有時是這一差別的變化率)來調節控制部件的自動控制系統。

主要作用

1、以小功率指令信號去控制大功率負載；

2、在沒有機械連接的情況下，由輸入軸控制位于遠處的輸出軸，實現遠距同步傳動；

3、使輸出機械位移精確地跟蹤電信號，如記錄和指示儀表等。

對伺服系統的基本要求有穩定性、精度和快速響應性。

穩定性好：作用在系統上的擾動消失后，系統能夠恢復到原來的穩定狀態下運行或者在輸入指令信號作用下，系統能夠達到新的穩定運行狀態的能力，在給定輸入或外界干擾作用下，能在短暫的調節過程后到達新的或者回復到原有平衡狀態；

精度高：伺服系統的精度是指輸出量能跟隨輸入量的精確程度。作為精密加工的數控機床，要求的定位精度或輪廓加工精度通常都比較高，允許的偏差一般都在 0.01～0.00lmm之間；

快速響應性好：有兩方面含義。一、是指動態響應過程中，輸出量隨輸入指令信號變化的迅速程度；二、是指動態響應過程結束的迅速程度。快速響應性是伺服系統動態品質的標志之一，即要求跟蹤指令信號的響應要快，一方面要求過渡過程時間短，一般在200ms以內，甚至小于幾十毫秒；另一方面，為滿足超調要求，要求過渡過程的前沿陡，即上升率要大。

節能高：由于伺服系統的快速相應，機床能夠根據自身的需要對供給進行快速的調整，能夠有效提高注塑機的電能的利用率，從而達到高效節能。