一、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的范疇
數(shù)控泡沫切割機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)主要從以下3個(gè)方面進(jìn)行：
1)供電電源及傳輸,。確定電源的類型和功率,，從工廠電網(wǎng)將電源引進(jìn)機(jī)床電氣控制柜，根據(jù)要求進(jìn)行隔離,、抗干擾,、供電安全等方面的設(shè)計(jì)。
2)控制功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),。選擇數(shù)控系統(tǒng)以及相關(guān)的驅(qū)動(dòng)控制器和伺服電動(dòng)機(jī),，進(jìn)行操作界面的設(shè)計(jì)與開發(fā)、控制柜的配置與設(shè)計(jì)以及針對機(jī)床加工過程的PLC程序開發(fā),。
3)安全功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),。對系統(tǒng)進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評估，按照相應(yīng)的安全等級和國家標(biāo)準(zhǔn),，完成針對操作人員和設(shè)備的安全措施設(shè)計(jì),。
二,、數(shù)控系統(tǒng)的選型
數(shù)控系統(tǒng)的選型根據(jù)機(jī)床功能的要求，可在價(jià)格,、品牌,、功能及服務(wù)等方面綜合分析考慮，特別要注重開放性對機(jī)床制造商和最終用戶帶來的益處,。
例如,，日本發(fā)那科公司經(jīng)過多年的經(jīng)營努力，其產(chǎn)品在我國中高端數(shù)控設(shè)備中得到了較廣泛應(yīng)用,，主要產(chǎn)品有：
1)0i系列,。面向中低端高性價(jià)比的數(shù)控設(shè)備，可用于車,、銑,、磨床等，最多可控制4個(gè)軸,，包括FS0i/0i　Mate　Model　C,。
2)16i系列。面向中高端高速高精度機(jī)床,，包括FS16i/18i/21i　Model　B,。
3)30i系列。用于多通道復(fù)合,、多軸聯(lián)動(dòng),、人工智能和納米控制的高端數(shù)控設(shè)備，包括FS30i/31i/32i/35i　Model　B,，最多可有10個(gè)通道,，控制40個(gè)軸。
又如,，德國西門子公司的數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品主要有：
1)808D,。面向普及型數(shù)控設(shè)備。
2)828D,。集HMI,，CNC和PLC功能于一體，結(jié)構(gòu)緊湊,，性能優(yōu)越,。
3)840D。如Sinumerik)840Dsl,，采用模塊化的結(jié)構(gòu)以及新型驅(qū)動(dòng)總線和伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù),，可實(shí)現(xiàn)納米控制，具有多軸多通道和豐富的擴(kuò)展接口,。
在國家重大專項(xiàng)的支持下,，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)獲得了快速的發(fā)展,。其性能、質(zhì)量和可靠性都有了很大提高,，得到了國內(nèi)機(jī)床制造商的認(rèn)可,，特別是 中低端數(shù)控設(shè)備大多已配置國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)。在技術(shù)路線上,，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)普遍采用嵌入式平臺(tái)或工業(yè)PC機(jī)+Linux體系結(jié)構(gòu),。高端產(chǎn)品借助以太網(wǎng)總線進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，具有5軸聯(lián)動(dòng)和樣條插補(bǔ)功能,。特別是 沈陽機(jī)床集團(tuán)的i5數(shù)控系統(tǒng)率先集成了面向特征的三維編程技術(shù),。
三、可編程邏輯控制器
在數(shù)控設(shè)備出現(xiàn)之前,，機(jī)床的控制主要采用繼電器控制系統(tǒng),，對開關(guān)量信號進(jìn)行邏輯控制，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng),、限位及安全連鎖保護(hù)功能，完成對機(jī)床的加工過程的控制,。隨著可編程控制技術(shù)的不斷發(fā)展,，不但能夠進(jìn)行時(shí)間邏輯控制，而且還能夠進(jìn)行復(fù)雜的調(diào)節(jié)控制和速度位置控制,，所以有些沒有復(fù)雜運(yùn)動(dòng)控制要求的點(diǎn)位控制機(jī)床就可采用PLC直接控制,。但金屬切削加工機(jī)床一般都需要進(jìn)行軌跡控制，需要多軸聯(lián)動(dòng),，以完成零件輪廓的加工,。為此，機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的主要工作是 完成對加工軌跡的控制,，而PLC的邏輯控制功能則包含在數(shù)控系統(tǒng)中加以實(shí)現(xiàn),。
不同型號和類型的機(jī)床所需的邏輯控制各有不同，所以PLC程序的開發(fā)是 機(jī)床制造商和最終用戶的一項(xiàng)重要工作,。 數(shù)控泡沫切割設(shè)備制造商在數(shù)控系統(tǒng)提供的PLC開發(fā)環(huán)境中,，根據(jù)機(jī)床的類型和特點(diǎn)進(jìn)行客戶化的開發(fā)工作，對機(jī)床的M,、S,、T等輔助功能進(jìn)行開發(fā)，實(shí)現(xiàn)操作面板的客戶化功能以及對冷卻潤滑,、工件裝夾和換刀等過程的控制功能,。這些工作一般由機(jī)床制造商完成，然后提供給最終用戶相應(yīng)的電氣圖和PLC程序,。
西門子840D中采用S7-300系列PLC實(shí)現(xiàn)邏輯控制功能,，它具有相對單獨(dú)的硬件結(jié)構(gòu),。發(fā)那科將PLC稱為可編程機(jī)器控制器(programmable　machine　controller，PMC),，也是 單獨(dú)的硬件結(jié)構(gòu),。但新興的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)商大多采用OpenPLC實(shí)現(xiàn)邏輯控制功能。其硬件與NC共用PC平臺(tái),，通過總線將輸入輸出信號和接口電路相連,，依賴軟件實(shí)現(xiàn)PLC的邏輯控制功能，這種結(jié)構(gòu)的PLC也稱軟PLC(SoftPLC),。
通常由數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)商提供PLC開發(fā)環(huán)境和PLC程序基本框架,，機(jī)床制造商則根據(jù)機(jī)床的特點(diǎn)進(jìn)行修改和擴(kuò)展，最終完成PLC的開發(fā)和調(diào)試工作,。采用SoftPLC的開放式數(shù)控系統(tǒng)的好處是 ,，其軟件框架是 標(biāo)準(zhǔn)化的，同樣的軟件可適應(yīng)不同的I/O硬件,，具有豐富的編程環(huán)境,，不需要-編程器或調(diào)試器就能在機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)上進(jìn)行編程和調(diào)試，方便和簡化了PLC的開發(fā)和調(diào)試工作,。
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