金华市西门子PLC代理商

PCB数控钻床是用于对PCB板进行加工的一种机床,其本质是通过对孔进行平面定位来控制微孔加工钻床。一般运动执行方式有两种:一种是采用伺服电机或者步进电机和滚珠丝杠作为运动执行部件,第二种是通过直线电机直接带动工作台运动。新的电气控制系统设计采用模块化的设计技术,从机床的机械部分、控制系统的硬件和软件方面进行全新的设计。可以实现高精度的闭环控制,高可靠的状态控制,高效率的加工方式以及友好的人机界面。 
　　1电气控制总体设计 
　　1.1机械设计 
　　总体布局采用X、Y轴分立式结构,装配简单,两方向运动质量基本相同。X、Y轴的电机带动滚珠丝杠旋转,通过螺母副带动工作台在X、Y方向上移动。Z轴结构对于高速钻孔极其重要,设计和制造严格保证驱动电机主轴和钻孔主轴共线。采用上端固定下端悬臂丝杠结构,采用弹性联轴器。滚珠丝杠和导轨采用。机床底座,横梁,工作台采用全花岗石,保证高精度稳定性和温度稳定性。 
　　1.2电气控制原理 
　　机床基本工作原理如下图1所示: 
　 
　　这个系统的工作原理是,机读取文件信息,把数据传递给SIMOTION D,再根据这些收到的数据控制电机模块驱动电机带动工作台进行位置控制,光栅尺实时检测工作台的位置信息并传递给SIMOTION D,实现对工作台进行位置调整满足对位置的精度要求。由于光栅尺信号不能直接识别,所以通过传感器模块转换为标准的信号传递给SIMOTION D。被接收到主轴的转速信息通过模拟量模块输出一个相应的电压控制变频器驱动主轴转动。工作台的工作状态可以通过多个传感器如接近开关、断刀检测传感器、深度检测传感器等检测到并传入系统。这些传感器的信号先送到扩展模块中,再送入SIMOTION D中,运用强大的工艺处理、逻辑处理能力,对这些信号进行处理,从而完成整个的加工任务。 
　　2PCB数控机床电气控制 
　　为了实现较高的控制精度,采用变频器、电机、光栅尺构成全闭环控制系统。同时为了提高生产率,数控机床具有工件自动夹紧、机械手自动换刀、断刀检测、通信检测自动建立通信连接以及刀位检测等多种功能,实现机床监控的自动化。 
　　2.1硬件结构 
　　数控机床是由上位机软件、下位机软件、硬件电路和机械部分组成。硬件电路负责机床的驱动、各部分之间信息的传递以及系统的保护等。 
　　(1)机械手换刀。 
　　机械手为气动型有两个自由度,向上伸出机械臂和刀具加紧。分别通过对电磁阀的开关控制实现对机械手气缸进气控制使机械手可以自由的伸出、收回、加紧刀具和松开刀具。为了刀具被正确的放回刀库,机械手的伸出长度可以由SIMOTION D控制,实现方式为机械手的运动活塞带有磁性,在气缸外壁安装磁性感应开关,当机械手运动到某一位置时感应开关接通,SIMOTION D收到信号后立即关闭机械手的进气路达到机械手限位目的。

(2)断刀检测。 
　　短刀检测采用光纤传感器,为OC门形式,三根接入线可以直接接24V电源,信号线可以通过电阻介入24V构成电平输出。传感器的一根光纤输出一束红外线,另一根光纤接受这束红外线,这样可以通过是否被遮挡判断道具是否失效。其原理图如图2所示。 
　 
　　2.2系统功能模块 
　　软件的设计是整个系统的组成部分,是硬件按照要求工作的指挥者。下位机软件是运行在序,负责从上位机接收数据并控制执行部件工作和检测机床状态的任务。已经组态好轴以后就可以通过程序对轴进行操作。SIMOTION D内部程序是由操作系统调用的,SCOUT为我们提供了大量的功能块方便调用。 
　　(1)轴使能功能块。 
　　此功能块主要是对即将启动的轴进行初始化。在启动一根轴之前必须先对此轴进行使能。步骤为在中选择要使能的轴,选择使能方式。 
　　(2)轴的位置控制功能块。 
　　轴的位置控制功能块是驱动一根轴运动到指定的位置。 
　　(3)轴的回零功能块。 
　　对于非值编码器,每次系统上电轴必须回零以确定轴的当前位置。 
　　(4)关闭轴功能块。 
　　在轴不再启动时可以关闭轴。在关闭轴后如果在操作轴运动是非法的会造成停机。 
　　2.3调试结论 
　　本系统具有6根轴,使用了接近开关、深度检测传感器、机械手、压力传感器和变频器等多种输入输出器件,各器件之间的相互融合性对系统的性能具有决定性作用。所以本系统的调试工作极为重要。经过空载调试、主轴调试、传感器工作参数调试、自动换刀和上位机控制调试,可以知道,高精度PCB数控机床的电气控制系统是成功的,具有高的可靠性和抗干扰能力,具备较高的动态特性与快速反应能力。其中电机调试中的低速鸣叫与其载波频率相关,而一般鸣叫则与其电流增益相关,严重的振动则是伺服增益参数需要较大调整,也就还需要进一步努力。 

 论文摘要：伴随时代发展，进入21世纪崭新工业控制领域，PLC仍然能够引导自动化行业的发展，主要是由于在初其采用计算机的设计思想和适应各种现场应用，随着电子事业的飞速发展，PLC已经可以在各个领域去适应不同的客户要求。这就是PLC的生命力，具有一个非常灵活的大脑和可以随时变化和更新的身体部件。  
　　 现代化工生产中，传统的手动操作已远远不能获得好的控制品质。目前，在电气控制领域，国内外普遍采用PLC。特别是在高温高压、易燃易爆高危生产领域，PLC以其在工业恶劣环境下仍能高可靠性工作，及抗干扰能力强的特点而获得更为广泛的使用。PLC将电气、仪表、控制这三电集于一体，可以方便、灵活地组合成各种不同规模和要求的控制系统，以适应各种工业控制的需要。由于PLC是专为工业控制而设计的，其结构紧密、坚固、体积小巧，是实现机电一体化的理想控制设备。随着微电子技术的快速发展，PLC的制造成本不断下降，而其功能却大大增强。在先进工业国家中PLC已成为工业控制的标准设备，应用几乎覆盖了所有工业企业，日益跃居现代工业自动化三大支柱(PLC,ROBOT,CAD/CAM)的主导地位。  
　　 一、PLC具有以下显着特点  
　　 1.极高的可靠性  
　　 由于工业生产的环境条件远比通用计算机所处的环境差，因此要求PLC具有很强的抗干扰能力，并且应能在比较恶劣的运行环境中(如高温、过电压、强电磁干扰和高湿度等)长期可靠地运行。  
　　 2.使用方便  
　　 （1）操作方便：对PLC的操作包括程序输入的操作和程序更改的操作。大多数PLC采用编程器进行程序输入和更改的操作。更改程序的操作也可直接根据所需的地址编号继电器编号或接点号进行搜索或顺序寻找，然后进行更改。  
　　 （2）编程方便：PLC有梯形图、布尔助记符、功能表图多种程序控制设计语言可供使用。  
　　 （3）维修方便：当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可根据有关故障信号灯的指示和故障代码的显示，或通过编程器和CRT屏幕的显示，很快地找到故障所在的部位，为迅速排除故障和修复节省了时间。  
　　 3.灵活性高  
　　 PLC的灵活性表现在下列三方面。  
　　 （1）编程的灵活性：PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块图等，只要掌握其中一种语言就可进行编程。  
　　 （2）扩展的灵活性：PLC根据应用的规模的不断扩展，它不仅可以通过增加输入、输出卡件增加点数，通过扩展单元来扩大容量和功能，也可通过多台PLC的通信来扩大容量和功能。  
　　 （3）操作的灵活性：操作的灵活性指设计的工作量大大减少，编程的工作量和安装施工的工作量大大减少，操作十分灵活方便，监视和控制变得容易。  
　　 4.机电一体化  
　　 PLC是专门为工业过程控制而设计的控制设备，它的体积大大减小，功能不断完善，抗干扰性能增强，机械和电气部件被有机地结合在一个设备内，把仪表电子和计算机的功能综合在一起。  
　　 二、PLC应用中需要注意的问题  
　　PLC是一种用于工业生产自动化控制的设备，一般不需要采取什么措施，就可以直接在工业环境中使用。然而，尽管有如上所述的可靠性较高，抗干扰能力较强，但当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，就可能造成程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出，这将会造成设备的失控和误动作，从而不能保证PLC的正常运行。要提高PLC控制系统可靠性，一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力；另一方面，要求设计、安装和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。因此在使用中应注意以下问题：  
　　 1.工作环境  
　　 （1）温度  
　　PLC要求环境温度在0~55oC，安装时不能放在发热量大的元件下面，四周通风散热的空间应足够大。  
　　（2）湿度  
　　为了保证PLC的绝缘性能，空气的相对湿度应小于85%（无凝露）。  
　　（3）震动  
　　应使PLC远离强烈的震动源，防止振动频率为10~55Hz的频繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时，必须采取减震措施，如采用减震胶等。  
　　 （4）空气  
　　避免有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境，可将PLC安装在封闭性较好的控制室或控制柜中。  
　　（5）电源  
　　PLC对于电源线带来的干扰具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或电源干扰特别严重的环境中，可以安装一台带屏蔽层的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。一般PLC都有直流24V输出提供给输入端，当输入端使用外接直流电源时，应选用直流稳压电源。 

2.控制系统中干扰及其来源  
　　 （1）干扰源及一般分类  
　　影响PLC控制系统的干扰源，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，其原因是电流改变产生磁场，对设备产生电磁辐射；磁场改变产生电流，电磁高速产生电磁波。通常电磁干扰按干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。共模干扰是信号对地的电位差，共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏，这种共模干扰可为直流，亦可为交流。差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种干扰叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。  
　　（2）PLC系统中干扰的主要来源及途径  
　　强电干扰  
　　PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压。  
　　柜内干扰  
　　控制柜内的高压电器，大的电感性负载，混乱的布线都容易对PLC造成一定程度的干扰。 
　　来自信号线引入的干扰  
　　与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。  
　　来自接地系统混乱时的干扰  
　　接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统将无法正常工作。  
　　来自PLC系统内部的干扰  
　　主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。  
　　三、结束语  
　　PLC控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题，因此在抗干扰设计中应综合考虑各方面的因素，合理有效地抑制抗干扰，才能够使PLC控制系统正常工作。随着PLC应用领域的不断拓宽，如何高效可靠的使用PLC也成为其发展的重要因素。21世纪，PLC会有更大的发展，产品的品种会更丰富、规格更齐全，PLC作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业控制领域发挥越来越大的作用。