plc及兩軸控制器在替代美國(guó)海寶數(shù)控火焰切割系統(tǒng)的可行性實(shí)踐(編輯修改稿)
2025-04-02 11:49 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 程序（見(jiàn)軟件設(shè)計(jì)）。 在電氣連接中 PLC需要接受來(lái)自控制板，限位，伺服器的輸出信號(hào)并經(jīng)過(guò)運(yùn)算邏輯處理控制伺服器及電磁閥和升級(jí)電機(jī)。連接中要注意 AC 電源型DC 輸入 PLC 接口匹配問(wèn)題， PLC 的輸入 依據(jù)使用手冊(cè)實(shí)際上就是一個(gè)光耦隔離輸入電路，見(jiàn)圖 35。 對(duì)應(yīng)的輸入數(shù)據(jù)參照表 31 表 31 I/O端的分配 輸入 輸出 元件 輸入端編號(hào) 說(shuō)明 元件 輸出端編號(hào) 說(shuō)明 EXO0 X000 點(diǎn)火 伺服 X529 Y0 伺服器使能 EXO1 X001 低預(yù)熱 CNC/IX19 Y1 報(bào)警 EXO2 X003 高預(yù)熱 YA3 Y2 點(diǎn)火 EXO3 X004 兩級(jí)穿孔 YA1\YA2 Y3 低預(yù)熱及燃?xì)? EXO5 X012 電機(jī)升 YA4 Y4 切割氧 EXO6 X013 電機(jī)降 YA5 Y5 高預(yù)熱 EXO9 X005 排氣 YA6 Y6 兩級(jí)穿孔 EXO10 X002 切割 YA7 Y7 排氣 S1 X006 手動(dòng)點(diǎn)火 KA1 Y12 電機(jī)升 S2 X007 手動(dòng)高預(yù)熱 KA2 Y13 電機(jī)降 S31 X010 手動(dòng)升電機(jī) KA3 Y15 風(fēng)扇 S32 X011 手動(dòng)降電機(jī) S4 X015 切割 ALM+/X X016 伺服報(bào)警 X ALM+/Y X017 伺服報(bào)警 Y 寧波市維修電工國(guó)家職業(yè)技能鑒定所維修電工技師課題設(shè)計(jì) (論文 ) 9 圖 35 PLC輸入 回 路 通過(guò)圖 3圖 3表 3表 32 設(shè)計(jì)出 PLC 的 接線(xiàn)如圖 36 C O M 2 C O M 3 C O M 4 Y2Y3 Y4 Y5 Y6 Y7YA3YA2YA1 YA4 YA5 YA6 YA7點(diǎn)火丙烷低預(yù)熱 切割氧 高預(yù)熱 兩級(jí)穿孔 排氣C O M 0Y 1 2 Y 1 3 Y 1 5KA1 KA2 KA3KA1KA2上升 下降 風(fēng)機(jī)2 4 + C O M C O M C O M X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X 1 0 X 1 1 X 1 2 X 1 3 X 1 4 X 1 5 X 1 6 X 1 7點(diǎn)火 低預(yù)熱 切割 高預(yù)熱 兩級(jí)穿孔 排氣 電機(jī)升 電機(jī)降E X O 0 E X O 1 E X O 1 0 E X O 2 E X O 3 E X O 9 E X O 5 E X O 6F X 1 s 3 0 M RS Q 2S Q 1電機(jī)升 電機(jī)降點(diǎn)火 低預(yù)熱 高預(yù)熱 切割Y0電機(jī)使能接伺服驅(qū)動(dòng) C O M +Y1接 C N C 報(bào)警接 A4 報(bào)警C O M 1I X I 9OGND接伺服驅(qū)動(dòng) C O M A L M + / XA L M + / YF U 90L NL1 1NPE接伺接端子板 OGND 圖 36 PLC輸入 輸出 電路 表 32 PLC輸入輸出 回路主要參數(shù) 每點(diǎn)輸入?yún)?shù) R/kΩ Ion/mA Ioff/mA 每點(diǎn)輸出參數(shù) S/VA Imax/A X0X7 感性負(fù)載 80 X10X17 阻性負(fù)載 2 寧波市維修電工國(guó)家職業(yè)技能鑒定所維修電工技師課題設(shè)計(jì) (論文 ) 10 輸入輸出 保護(hù)電路 X軸和 Y 軸伺服器的報(bào)警及使能電路其內(nèi)部也是光耦輸入和光耦輸出，其功耗非常低，典型值為 50mA。為此設(shè)計(jì)中將 PLC 的 24V 電源直接給伺服使能及報(bào)警 電路供電。 由于 PLC 該輔助電源最大提供 400mA 電流，所以在輸出回路中加一 速熔 保險(xiǎn)，用于 PLC 的保護(hù)，對(duì)于 PLC 的輸出 ， 7 個(gè)電磁閥不會(huì)同時(shí)工作，所以輸出保護(hù)可以不按總的載流量計(jì)算，直接按常規(guī)采用 2A 普通玻璃管保險(xiǎn)即可，繼電器工作組（即 COM4 一組）也接入一只 2A保險(xiǎn)管保護(hù)，相關(guān)的圖紙參閱電源供電。 伺服驅(qū)動(dòng)器及電機(jī) 伺服器 與 PLC 接口 驅(qū)動(dòng)器的 I/O 接口可以參考松下 A4 說(shuō)明書(shū) [3]中的相關(guān)內(nèi)容及參數(shù)來(lái)對(duì)其進(jìn)行連接，圖 37是說(shuō)明書(shū)中給出的位置控制模式的控制信號(hào)接線(xiàn)圖 圖 37 位置模式控制信號(hào)接線(xiàn)圖 依據(jù)圖中所示可知內(nèi)部告警和控制電路必須外接電源， 此前已說(shuō)明此電源只寧波市維修電工國(guó)家職業(yè)技能鑒定所維修電工技師課題設(shè)計(jì) (論文 ) 11 作為光耦電路供電，功耗極低，所以用 PLC 的輔助電源供電即可。 依據(jù)事先設(shè)計(jì)需要一個(gè)使能信號(hào)和一個(gè)報(bào)警信號(hào) 使能信號(hào)在圖中使用方法很簡(jiǎn)單，在提供控制電源的前提下直接用觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)即可，在本設(shè)計(jì)中用的是 PLC 輸出 Y0 的觸點(diǎn)用于對(duì)伺服器提供使能，當(dāng)符合使能條件 時(shí) PLC 會(huì)接通使能電路，從而使伺服器進(jìn)入準(zhǔn)備運(yùn)行狀態(tài)。 報(bào)警 輸出電路是直接驅(qū)動(dòng)繼電器的， 但通 過(guò)圖 38可知其 無(wú)源光耦 接口也是可以與 PLC 輸入匹 配連接的 ，直接將 ALM+連接 至 PLC 輸入 X016，將 ALM連接至PLC 的 COM 端就能完成伺服器與 PLC 的接口電路。 圖 38 伺服器報(bào)警輸出內(nèi)部電路 割炬 升降電機(jī)電路 升降電機(jī)主要用于火焰割炬的升降，因?yàn)樵谇懈罟に囍?，割炬要適時(shí)升高或降低，例如在預(yù)熱完畢，割炬必須自動(dòng)提升一個(gè)高度否則穿孔時(shí)飛濺會(huì)堵塞割嘴。高度的調(diào)整主要依靠 CNC 自動(dòng)調(diào)節(jié)，外部電路主要是一個(gè)單相交流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。電路簡(jiǎn)單易行，主要由 PLC 驅(qū)動(dòng)的 帶互鎖的 繼電器 KA1和 KA2 控制。 主電路見(jiàn)圖 39 寧波市維修電工國(guó)家職業(yè)技能鑒定所維修電工技師課題設(shè)計(jì) (論文 ) 12 KA1 KA1KA2 KA2割炬升降電機(jī)～M F U 5 圖 39 割炬升降電機(jī)電路 電源供電 強(qiáng)電部分 整臺(tái)設(shè)備所有部件需要 AC220V 供電，為提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，整機(jī) AC220V 電源采用了 FT121 交流濾波器，主要是凈化供電電源濾除高次諧波及浪涌干擾。伺服驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部有可靠的保護(hù)電路，采用控制電源和驅(qū)動(dòng)并接后經(jīng) DZ4716A 高分?jǐn)鄶嗦菲?接入 AC220V 電源；將電源接觸器控制變壓器控制電路接于濾波器進(jìn)線(xiàn)端，目的也是為了 可能出現(xiàn)的 干擾 ，主要是避免感性負(fù)載在通斷時(shí)的觸點(diǎn)抖動(dòng)干擾；對(duì)于操控臺(tái) PC 機(jī)、 PLC、開(kāi)關(guān)電源、割炬升降電機(jī)、橫流風(fēng)機(jī)的供電較為簡(jiǎn)單，可直接經(jīng)過(guò)保險(xiǎn)后接入。 弱電部分 弱電主要分為主電源控制接觸器控制電路及電磁閥、繼電器，端子板，操控臺(tái)風(fēng)機(jī)等部分，引入弱電部分除了必須的端子板 DC24 電源，主要是考慮操作臺(tái)的安全性（操作臺(tái)除了電腦主機(jī)其他均為弱電）；端子板的供電也需要加直流濾波器；直流風(fēng)機(jī)也是接在 濾波器進(jìn)線(xiàn)端，主要是為了減小電機(jī)可能產(chǎn)生的噪聲。 綜合弱電和強(qiáng)電可設(shè)計(jì)出供電電路如圖 310 寧波市維修電工國(guó)家職業(yè)技能鑒定所維修電工技師課題設(shè)計(jì) (論文 ) 13 QFD Z 47 6 3 / 2 5 AF T 1 2 1 / 3 0AA1A2KMS B 1KMQFD Z 47 6 3 / 1 6 AACDCF T 1 2 1 / 3 0AT1F U 11AF U 44AF U 26AS B 0S B 2KM KM操控臺(tái)電源F U 72AL1 L3操控臺(tái)風(fēng)機(jī)F U 32AF U 86AKA1 KA1KA2 KA2L13 N割炬升降電機(jī)++24VOGNDLNF U 62A運(yùn)動(dòng)啟停COMY O機(jī)柜橫流風(fēng)機(jī)～M～M F U 56ACOMYP L C 電源 KA3 端子板電源伺服驅(qū)動(dòng)器PL C輸 出電源LONO～M KA4照明燈 圖 310 電源供電 4 軟件設(shè)計(jì) 數(shù)控火焰切割機(jī)控制軟件分為計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)控制器控制軟件和 PLC控制軟件，計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)控制軟件動(dòng)作流程是隨機(jī)預(yù)設(shè)的，其動(dòng)作流程也符合數(shù)控火焰切割流程。 PLC控制軟件在整個(gè)系統(tǒng)中 是核心。 PLC控制程序流程圖如圖 41所示。上電啟動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)預(yù)散熱掃描報(bào)警輸入伺服器正常等待4 秒接受計(jì)算機(jī)控制使能伺服器NY 寧波市維修電工國(guó)家職業(yè)技能鑒定所維修電工技師課題設(shè)計(jì) (論文 ) 14 上電預(yù)散熱 PLC上電要完成的動(dòng)作主要是 上電即啟動(dòng)風(fēng)機(jī)并 等待伺服器 4S鐘 左右 ，等伺服器準(zhǔn)備好后才輸入使能信號(hào)給 伺服器，根據(jù) I/O分配給出如下程序： LD M8002 OR Y015 OUT Y015 LD Y015 ANI Y001 OUT T0 K40 AND T0
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