【正文】 封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。數(shù)控機床是制造裝備的裝備，被稱為“工作母機”；數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的“大腦”，是數(shù)控機床的核心,機床的各種功能都由數(shù)控系統(tǒng)來控制實現(xiàn)。數(shù)控立車是數(shù)控機床的主要品種之一，它在數(shù)控機床中占有非常重要的位置，幾十年來一直受到世界各國的普遍重視，并得到了迅速的發(fā)展。數(shù)控機床的技術(shù)水平高低及其在金屬切削加工機床產(chǎn)量和總擁有量的百分比，是衡量一個國家國民經(jīng)濟發(fā)展和工業(yè)制造整體水平的重要標(biāo)志之一。 2數(shù)控立車主軸控制裝置的發(fā)展現(xiàn)狀數(shù)控機床的主軸控制裝置主要是由控制系統(tǒng)和調(diào)速裝置這兩大部分組成。對制造業(yè)實現(xiàn)柔性自動化、智能化、集成化起著舉足輕重的作用。并且國內(nèi)外都十分重視開發(fā)研究交流電動機的調(diào)速技術(shù)。由于直流調(diào)速具有優(yōu)越性的可控性能,及高性能調(diào)速特性,因此其廣泛地應(yīng)用于機床主軸，尤其在大型、重型機床主軸的拖動。3 課題研究的主要內(nèi)容本課題要求設(shè)計數(shù)控立車主軸控制裝置，來實現(xiàn)主軸速度的精確控制。主軸的轉(zhuǎn)速控制，采用直流調(diào)速裝置與PLC相配合。 方案選擇1 方案二 交流調(diào)速交流電動機變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中所配備的靜止式變壓變頻主要由主電路和控制回路兩部分組成。由于采用了SPWM控制，因而使其輸出電壓波形接近于正弦波型。而輸出頻率通過控制逆變橋的工作周期就可以實現(xiàn)。帶有微型計算機的全數(shù)字直流調(diào)速裝置中,在不改變硬件，或者改動很少的情況下,依靠軟件支持,就可以方便地實現(xiàn)各種調(diào)節(jié)和控制功能，所以，通用全數(shù)字直流調(diào)速裝置的應(yīng)用靈活性和可靠性就明顯優(yōu)于模擬控制系統(tǒng)。直流電動機采用他勵勵磁方式。 方案選擇本設(shè)計是設(shè)計重型立車的主軸控制裝置，工作臺負載上限250t，主軸帶動工作臺工作，而工作臺的速度范圍大概在10~60r/min,對應(yīng)電動機轉(zhuǎn)速600~3000r/min，低速大轉(zhuǎn)矩，要求高精度，速度控制精確；由于在加工時零件重量不定，需要具有一定的過負載能力。并且6RA70內(nèi)部即可實現(xiàn)大部分數(shù)控機床所進行的操作。 可編程序控制器接口設(shè)計1 可編程控制器的選擇現(xiàn)在的數(shù)控機床是用數(shù)控系統(tǒng)（是一個集成所有數(shù)控系統(tǒng)元件—數(shù)字控制器、可編程控制器、人機操作界面，于一體的操作面板安裝形式的控制系統(tǒng)）來控制整個機床的運行的。SIEMENS 802D內(nèi)部可編程控制器為SIEMENS生產(chǎn)的S7200，由于本設(shè)計只是數(shù)控立車電氣總設(shè)計的一部分所以不選用數(shù)控系統(tǒng)，而只選用其內(nèi)部可編程控制器—S7200。新系列S7200的性能有如下提高：1 CPU的運算速度提高了40%；2 增加了CPU診斷狀態(tài)指示；3 增加了存儲器卡擴展功能；4 增加了在線編程功能；5 脈沖輸出指令增加了線性（斜坡）給定功能；6 提高了PID調(diào)節(jié)、參數(shù)自動整定功能；7 增加了數(shù)據(jù)記錄功能，可以實時記錄PLC的運行狀態(tài)信息（此功能需要存儲卡的支持）；、CPU22CPU22CPU224XP、CPU226五種規(guī)格，其中CPU221為整體式固定I/O型結(jié)構(gòu)，PLC的I/O點數(shù)固定為6/4點，處理器、存儲器、電源、輸入輸出接口、通信接口都安在模塊上，I/O點數(shù)不能改變，且無I/O擴展模塊接口。本設(shè)計輸入用9個，輸出用7個。其輸出電壓24V ，電流280mA。按鈕SB1為起動按鈕，通過直流調(diào)速裝置電樞電壓和勵磁電壓給電，來控制直流電機的啟動；按鈕SB2，為停止按鈕，控制主軸停止運行；按鈕SB4作為主軸正反轉(zhuǎn)按鈕，通過改變勵磁電流的方向，控制直流電機的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)；按鈕SB 5是點動運行，點動時按照固定速度運行，此速度不可改變；按鈕SB6為手、自動切換開關(guān)，將旋鈕旋道自動操作，運行動作、速度由程序給定，將旋鈕旋到手動操作，可以進行主軸正反轉(zhuǎn)、點動、調(diào)速等等；按鈕SB 8為升速、降速按鈕，當(dāng)處于自動時，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)主軸速度，按下升速按鈕，主軸速度上升，按下降速按鈕，主軸速度下降。Z4系列直流電動機采用八角形全疊片結(jié)構(gòu)，空間利用率高。中心高100～280mm的電動機無補償繞組，但中心高250mm、280mm的電動機根據(jù)具體情況和需要可以制成帶補償繞組，中心高315～450mm的電動機帶有補償繞組。Z4250 直流電機自帶測速機，所以本設(shè)計主電機測速用測速電機而不用編碼器。將測速發(fā)電機和被測機構(gòu)同軸聯(lián)接，只要檢測輸出電動勢的大小、方向，就可獲得被測機構(gòu)的轉(zhuǎn)速、方向，所以又稱速度傳感器。緊湊型整流器可用于并聯(lián)使用，提供高電流至12000A，勵磁電路可以提供最大最大電流是85A(此電流只取決于電樞的額定電流)。PMU提供了啟動整流器所需進行的調(diào)整和設(shè)定及測量值顯示的所有工具。根據(jù)以上參數(shù)選擇直流調(diào)速裝置型號為6RA7075：整流器為 3AC400V 210A~600A 1Q（即電樞由一套（六個可控硅）整流裝置提供電源。為了保護設(shè)備，在電樞電源和勵磁電源進入直流調(diào)速裝置千要加上熔斷器（FUFU3），起到過載保護的作用。在輸入側(cè)串接電抗器（L90、L91），能有效的抑制這種浪涌電流。一般裝有簡單的滅弧裝置，但其結(jié)構(gòu)比較簡單。最終進入UPE來改變輸出的電樞電壓。開關(guān)量控制輸入端組X171，；；、2，、由繼電器KAKA4的關(guān)斷控制高低電平， 0 ，轉(zhuǎn)速為0；電平為1 0 時為正轉(zhuǎn)；電平為0 1時為反轉(zhuǎn)；電平為1 1時正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)由實際給定值決定。在直流調(diào)速裝置6RA70中速度反饋可以應(yīng)用測度發(fā)電機，也可以用編碼器，而本設(shè)計中選用的是測度電機。圖29 帶轉(zhuǎn)速負反饋的閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理框圖 在直流調(diào)速裝置內(nèi)部有一個電動電位計，可以調(diào)節(jié)給定電壓值從而改變電樞電壓，改變電動機轉(zhuǎn)動速度。在主軸運行，出現(xiàn)故障時，且主軸停止鍵失靈，使用急停按鈕，來使主軸停止運行。 分勵脫扣器是一種遠距離操縱分閘的附件。當(dāng)斷路器再扣合閘后，微動開關(guān)重新處于常閉位置。1 簡易操作控制面板（PUM）簡易操作控制面板安裝在整流門上，他由五位七段顯示板，三個狀態(tài)指示燈已經(jīng)下面的三個參數(shù)鍵組成。3，P鍵與上升鍵會將故障、報警信息切換到背景。3， 在變址方式，增加變址值（只對變址參數(shù)）。3， 在變址方式，增加變址值（只對變址參數(shù)）。運行狀態(tài)顯示基本菜單顯示隨意存取PPRR 圖212 操作流程圖OP1S在初始化后數(shù)秒鐘即自動轉(zhuǎn)入運行顯示，按下P鍵，即可從運行顯示轉(zhuǎn)入基本菜單顯示，在其中，你可以選擇“任意存取”所有的參數(shù)或者不同的功能。自動運行時可以通過升、降速按鈕，來調(diào)整主軸運行速度。將電柜空調(diào)開關(guān)QF01合上，因為電柜內(nèi)部是變壓器、直流調(diào)速裝置、繼電器、空開等，會產(chǎn)生很大的溫度，溫度上升容易導(dǎo)致器件的損壞，以及使開關(guān)導(dǎo)通、關(guān)閉不靈敏，所以加空調(diào)散熱。將QF92合上后，接觸器KM90閉合，作為電樞電源開關(guān)的接觸器KM閉合，使其通電。按下面板上的啟動按鈕（SB1）,此時按鈕變亮，調(diào)速裝置內(nèi)部勵磁給電。按下停止按鈕（SB2）主軸停止運轉(zhuǎn)，工作臺自由停車。操作注意事項：1， 當(dāng)主軸運行時，不論處于什么狀態(tài)，不要按下不相關(guān)的按鈕，會導(dǎo)致事故或其他意外情況。50Hz BR90勵磁電壓310V 帶測速機。本設(shè)計實現(xiàn)的主軸控制功能，操作簡單，功能強大。