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淺談電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì):真空吸板機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘 要：真空吸板機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、不損傷工件、吸附、放開(kāi)工件迅速等特點(diǎn)，在現(xiàn)代工業(yè)制造中有著廣泛的應(yīng)用。本文介紹了真空吸板機(jī)的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，主要包括系統(tǒng)要求、電氣控制的工作流程以及程序設(shè)計(jì)方法等。

關(guān)鍵詞：PLC；真空吸板機(jī)；流程圖

真空吸板機(jī)是SMT生產(chǎn)線自動(dòng)化設(shè)備的重要組合部分，主要是通過(guò)真空吸附裝置來(lái)吸附PCB板進(jìn)行運(yùn)輸起吊。在真空吸板機(jī)中，真空吸附裝置是整個(gè)機(jī)器的心臟。真空吸附裝置的工作原理是依靠真空源產(chǎn)生的真空力來(lái)對(duì)物品起吊、搬運(yùn)及夾持的一種省力機(jī)械。與機(jī)械、電磁起吊裝置相比，具有以下特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低；安裝方便、操作容易；維修費(fèi)用少；不損傷工件；吸附、放開(kāi)工件迅速等。本文主要介紹真空吸板機(jī)的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。

一、系統(tǒng)要求

真空吸板機(jī)主要作用是通過(guò)氣缸調(diào)整氣壓吸附住PCB板，并將其傳送到流水線上輸送到需要的崗位。其主要工作順序是：在輸送單元在通電后，按下復(fù)位按鈕SB1，執(zhí)行復(fù)位操作，使吸盤(pán)回到原點(diǎn)位置。再按下啟動(dòng)按鈕，氣缸工作，吸盤(pán)吸取PCB板，15秒后吸盤(pán)上升，到達(dá)上限位后，氣缸工作，吸盤(pán)松開(kāi)PCB板，1秒后吸盤(pán)下降，達(dá)到下限位后，氣缸開(kāi)始工作，吸盤(pán)吸取PCB板，然后依次循環(huán)。

二、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）控制器

PLC是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，具有可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，硬件配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)，易學(xué)易用，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量小，維護(hù)方便，容易改造等特點(diǎn)。本控制系統(tǒng)選用豐煒PLC，豐煒PLC特點(diǎn)是貼近市場(chǎng)，創(chuàng)新而實(shí)用，功能齊全，性能穩(wěn)定。其使用方式與三菱PLC有較多類(lèi)似，學(xué)習(xí)起來(lái)十分方便。豐煒PLC降低了配線工作，這樣的接線方式降低了錯(cuò)誤率，也給維修帶來(lái)方便，拆、裝都只需拔一次。

（二）工作流程

首先按開(kāi)始按鈕，再按復(fù)位鍵，看看吸盤(pán)是否向下移動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)下限位后，開(kāi)始手動(dòng)選擇是上下運(yùn)輸還是左右運(yùn)輸。當(dāng)上下運(yùn)輸時(shí)，真空泵開(kāi)始工作，吸盤(pán)吸附PCB板，延時(shí)2S后上升，達(dá)到上限位后再次選擇是左右運(yùn)輸還是放下PCB板進(jìn)行加工。如果是上下運(yùn)輸，則吸盤(pán)松板，再向下運(yùn)輸以此循環(huán)。當(dāng)左右運(yùn)輸時(shí)，先向右運(yùn)輸，到右限位后，真空泵工作，吸盤(pán)吸板，再選擇上下運(yùn)輸還是左右運(yùn)輸，如果是左右運(yùn)輸，則向左運(yùn)輸，到達(dá)右限位后吸盤(pán)松板，以此循環(huán)（如圖1）。

（三）程序設(shè)計(jì)

該梯形圖程序（如圖2）主要是按照工作流程圖來(lái)編寫(xiě)的，其中要注意程序的分支和聯(lián)系。比如說(shuō)，在上下運(yùn)輸后選擇左右運(yùn)輸；或是先左右運(yùn)輸再上下運(yùn)輸；或是直上直下，直左直右運(yùn)輸。

三、結(jié)束語(yǔ)

在現(xiàn)代工業(yè)制造中，真空吸板機(jī)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，在不同的應(yīng)用場(chǎng)合，有效的選擇、設(shè)計(jì)真空吸板機(jī)是現(xiàn)在化自動(dòng)控制設(shè)備成功的關(guān)鍵。本文介紹了真空吸板機(jī)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，真空吸板機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、穩(wěn)定好、適合大面積推廣使用。

淺談電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì):淺談電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其發(fā)展趨勢(shì)

【摘要】本文說(shuō)明了電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和基本原則，說(shuō)明了電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)以及多未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】電氣；控制；系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

1.前言

電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括電氣原理圖設(shè)計(jì)和電氣工藝設(shè)計(jì)兩部分。電氣控制原理設(shè)計(jì)以滿足生產(chǎn)機(jī)械和工藝基本要求為目的，綜合考慮設(shè)備的自動(dòng)化程度和技術(shù)先進(jìn)性。

本文在對(duì)生產(chǎn)機(jī)械電氣控制電路進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，討論電氣控制的設(shè)計(jì)過(guò)程一些共性問(wèn)題，為電氣控制系統(tǒng)的深入研究工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容

2.1 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容

是根據(jù)電氣設(shè)計(jì)要求和編制出設(shè)備電氣控制系統(tǒng)制造和使用、維護(hù)中所有的圖紙和資料。

2.2 設(shè)計(jì)的的基本原則

2.2.1 最大限度滿足生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)工藝對(duì)電氣控制的要求。

2.2.2 在滿足要求的前提下，使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、合理、便于操作、維修方便、安全可靠。

2.2.3 電氣元件選擇合理正確，使系統(tǒng)能正常工作。

2.2.4 為適應(yīng)設(shè)備的改進(jìn)，設(shè)備應(yīng)留有預(yù)留量。

3.控制方案確定的原則

（1）控制方式以經(jīng)濟(jì)效益為標(biāo)準(zhǔn)。控制加工程序基本固定的機(jī)床，采用繼電接觸器控制方式較為合理。對(duì)于控制邏輯復(fù)雜的設(shè)備，利用可編程序控制器較為合理。

（2）控制方式應(yīng)最大限度滿足工藝要求。控制線路：自動(dòng)循環(huán)、半自動(dòng)循環(huán)、手動(dòng)調(diào)整、緊急快退、保護(hù)性聯(lián)鎖、信號(hào)指示和故障診斷等功能。

（3）控制電路的電源應(yīng)可靠。控制電路可直接用電網(wǎng)電源。對(duì)于元件較多、電路較復(fù)雜的控制裝置，可將電網(wǎng)電壓隔離降壓。自動(dòng)化程度較高的生產(chǎn)設(shè)備，利用直流電源可以節(jié)省安裝空間，便于同無(wú)觸點(diǎn)元件連接，而且元件動(dòng)作平穩(wěn)，操作維修也較安全。

4.電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的注意問(wèn)題

4.1 控制線路選擇要正確

正確連接電器元件的線圈，交流線圈不能串聯(lián)使用，而且兩個(gè)電器需要同時(shí)動(dòng)作時(shí)其線圈應(yīng)該并聯(lián)連接。直流控制電路中，對(duì)于電感較大的線圈不能與相同電壓等級(jí)的繼電器的線圈并聯(lián)工作。

4.2 準(zhǔn)確定位元件及觸點(diǎn)位置

由于觸點(diǎn)斷開(kāi)產(chǎn)生電弧時(shí)就可能在兩觸點(diǎn)間形成飛弧而造成電源短路，在電器控制線路動(dòng)作過(guò)程中，為了防止出現(xiàn)意外接通的電路，盡量避免許多電器依次動(dòng)作才接通另一個(gè)電器，要盡量減少不必要的電器通電，以節(jié)約電能。同時(shí)在控制線路中通接觸器線圈時(shí)，要分析觸點(diǎn)容量的大小。

4.3 設(shè)置保護(hù)措施

設(shè)置過(guò)流、過(guò)壓、失壓、聯(lián)鎖和行程等保護(hù)和斷開(kāi)、事故、安全等的指示信號(hào)。以此來(lái)保證操作人員、電器設(shè)備、生產(chǎn)機(jī)械的安全，并能有效地抑制事故的擴(kuò)大

（1）正確選用電器。盡量縮減電器的數(shù)量，采用標(biāo)淮件，選用相同型號(hào)，減少觸點(diǎn)以簡(jiǎn)化線路。在控制線路圖設(shè)計(jì)完成后，需要將線路化成邏輯代數(shù)式計(jì)算，以便得到最簡(jiǎn)化的線路。

（2）力求操作維護(hù)、檢修方便。電氣控制設(shè)備：操作簡(jiǎn)單，回路數(shù)較多，應(yīng)注意檢修方便，設(shè)隔離電器可以避免帶電操作，加方便的轉(zhuǎn)換控制方式有利于調(diào)試方便，如從自動(dòng)控制轉(zhuǎn)換到手動(dòng)控制，通過(guò)設(shè)多點(diǎn)控制，方便了對(duì)生產(chǎn)機(jī)械的調(diào)試。對(duì)設(shè)計(jì)完的線路的審核要嚴(yán)格，需要滿足工藝要求，防止出現(xiàn)多余環(huán)節(jié)、多余電器、寄生電路，以及誤動(dòng)作等。

4要進(jìn)行綜合測(cè)試。以單片機(jī)為控制核心的系統(tǒng)是現(xiàn)代化儀器儀表的一個(gè)發(fā)展方向，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可以完成測(cè)試過(guò)程中的測(cè)量與控制，實(shí)時(shí)利用PC機(jī)與單片機(jī)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)綜合測(cè)量、操作及結(jié)果顯示等方面的要求，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)采集、傳輸與處理，利用控制系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)試網(wǎng)絡(luò)的切換，然后在軟件上對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)，最終打到高精度的測(cè)試結(jié)果。

5.電氣控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。

5.1 電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的統(tǒng)一化

統(tǒng)一電氣自動(dòng)化工程系統(tǒng)對(duì)電氣自動(dòng)化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、測(cè)試、開(kāi)機(jī)、維護(hù)都有重要意義。能夠把開(kāi)發(fā)系統(tǒng)從運(yùn)行系統(tǒng)中獨(dú)立出來(lái)，這對(duì)電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，是跨越性的一步，能夠?qū)⑾到y(tǒng)通用化。

5.2 電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的市場(chǎng)化

產(chǎn)品想長(zhǎng)久的發(fā)展，就要深化制造部門(mén)的體制改革，還要關(guān)注市場(chǎng)化的影響，以便保證產(chǎn)品能夠滿足市場(chǎng)的需要。同時(shí)，企業(yè)不僅要在技術(shù)的開(kāi)發(fā)上投入，還要使零件的配套生產(chǎn)市場(chǎng)化、專(zhuān)業(yè)化。

5.3 電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的創(chuàng)新技術(shù)

在我國(guó)電氣自動(dòng)化發(fā)展計(jì)劃的指導(dǎo)之下，隨著市場(chǎng)化的環(huán)境，不斷提升電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的創(chuàng)新能力。并且企業(yè)不斷吸收創(chuàng)新技術(shù)以提升自身的創(chuàng)新能力，而科研的投入，為電氣自動(dòng)化的創(chuàng)新提供了更加廣闊的空間，加強(qiáng)政策上的扶持，健全、完善機(jī)制對(duì)創(chuàng)新都是非常有利的。企業(yè)應(yīng)該打開(kāi)自主創(chuàng)新的新局面，轉(zhuǎn)換經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式，逐漸提升創(chuàng)新能力。

6.結(jié)語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)全球化的不斷發(fā)展和深入，電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有越來(lái)越重要的地位。電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)信息技術(shù)的集成化，使電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)維護(hù)工作變得更加簡(jiǎn)便，電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)要想長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展下去就要不斷的創(chuàng)新，將電氣自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一化管理，并且要采用標(biāo)準(zhǔn)化接口，還要不斷進(jìn)行電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的市場(chǎng)產(chǎn)業(yè)化分析，保證安全的進(jìn)行電氣自動(dòng)化工程生產(chǎn)，加強(qiáng)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備操控人員的教育和培訓(xùn)和知識(shí)在更新。

淺談電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì):基于PLC的車(chē)床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

【摘要】目前，車(chē)床的電氣控制系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的繼電器控制方法仍然占有很大的比重。繼電器控制方式是利用布線來(lái)組成各種邏輯電路來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)床的控制，接線較為復(fù)雜，不僅容易出現(xiàn)故障而且發(fā)生故障后診斷也比較困難。另外，如果生產(chǎn)流程需要改變，就必須重新布線組織電路，不僅造成資金與勞動(dòng)力的浪費(fèi)，而且生產(chǎn)效率低下。在這種情況之下，為滿足現(xiàn)代工業(yè)對(duì)車(chē)床自動(dòng)化水平的要求，可用可編程控制器（PLC）來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)床的高效控制。相比于傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)，PLC具有適用范圍廣、靈活可靠、成本低廉等諸多優(yōu)勢(shì)。本文主要以C650型車(chē)床為例，介紹基于PLC的車(chē)床電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】車(chē)床；PLC；控制系統(tǒng)

一、C650型車(chē)床的電氣控制要求

為了更好地對(duì)車(chē)床電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，我們需要了解車(chē)床的電氣控制要求及特點(diǎn)，這里我們以C650型車(chē)床為例進(jìn)行分析。經(jīng)研究分析，C650車(chē)床的電氣控制要求及特點(diǎn)如下：

1.采用籠型異步電機(jī)作為車(chē)床的主軸電機(jī)，主要功能為驅(qū)動(dòng)主軸的運(yùn)動(dòng)和刀具的進(jìn)給。電機(jī)的啟動(dòng)方式為直接啟動(dòng)，且可以反轉(zhuǎn)和點(diǎn)動(dòng)。

2.車(chē)床停車(chē)或點(diǎn)動(dòng)結(jié)束時(shí)都要進(jìn)行反接制動(dòng)。在電動(dòng)和反接制動(dòng)的主電路中接入了限流電阻，作用是防止頻繁點(diǎn)動(dòng)產(chǎn)生的大電流引起電機(jī)損壞。

3.電機(jī)M3單獨(dú)驅(qū)動(dòng)溜板箱快速移動(dòng)，以提高車(chē)床生產(chǎn)效率。在實(shí)際操作中，可根據(jù)需要手動(dòng)控制起停。

4.每臺(tái)車(chē)床配有一臺(tái)冷卻泵電機(jī)，其作用是在刀具或工件溫度過(guò)高時(shí)提供冷卻液，以防止刀具或工件損壞。

二、C650型車(chē)床的主電路

C650型車(chē)床的主電路如下圖。在該車(chē)床的主電路中有三臺(tái)電機(jī)，分別為：主電機(jī)M1，冷卻泵電機(jī)M2和快速移動(dòng)電機(jī)M3。從圖中可以看出，MI的接線分為三個(gè)部分。第一部分為電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制接線，由電鍵KM1和KM2的兩組主觸點(diǎn)組成。第二部分中在M1的動(dòng)力回路上接電流表A，利用時(shí)間繼電器KT的延時(shí)動(dòng)合觸點(diǎn)，在啟動(dòng)的瞬間將電流表短接。第三部分主要是利用交流接觸器KM3實(shí)現(xiàn)對(duì)限流電阻R的通斷控制。電機(jī)M2和M3分別由交流接觸器KM4和KM5進(jìn)行控制。（見(jiàn)圖1）

三、基于PLC的車(chē)床電氣控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

（一）按功能將被控對(duì)象進(jìn)行分解

在設(shè)計(jì)時(shí)，可將車(chē)床的電氣控制系統(tǒng)按其功能的不同進(jìn)行分解，這樣更有利于對(duì)PLC的資源進(jìn)行合理分配。對(duì)于C650型普通臥式車(chē)床，可以按其控制功能將控制系統(tǒng)分為主運(yùn)動(dòng)控制和輔助控制兩大部分。主動(dòng)功能是指在x軸和z軸方向上的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。輔助功能一般有車(chē)床的主軸起動(dòng)和制動(dòng)功能、速度調(diào)節(jié)功能、冷卻液的提供、刀具轉(zhuǎn)換功能等。

在利用PLC對(duì)車(chē)床進(jìn)行控制時(shí)，需要首先將車(chē)床的各種控制和檢測(cè)信號(hào)輸入到PLC中。然后通過(guò)預(yù)先編制的PLC程序?qū)斎氲男盘?hào)進(jìn)行運(yùn)算，再將運(yùn)算結(jié)果輸出至各種控制設(shè)備。每個(gè)輸入控制信號(hào)都可以通過(guò)輸入元件來(lái)送出（如按鈕、開(kāi)關(guān)、多檔旋鈕等），每個(gè)輸入元件又有一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行設(shè)備與其對(duì)應(yīng)，負(fù)責(zé)對(duì)完成輸入指令所控制的動(dòng)作。下圖為按功能分解后的PLC車(chē)床控制系統(tǒng)圖2：

（二）確定輸入輸出點(diǎn)數(shù)

在進(jìn)行PLC硬件設(shè)計(jì)之前，要根據(jù)所需要控制的功能來(lái)確定PLC的輸入輸出點(diǎn)（即I/O點(diǎn)）。根據(jù)2.1節(jié)中對(duì)車(chē)床控制功能的分解原則，確定PLC的I/O點(diǎn)結(jié)果如表1所示：

根據(jù)上表顯示的內(nèi)容，可以看出C650普通車(chē)床的PLC控制系統(tǒng)共需要輸入點(diǎn)21個(gè)，輸出點(diǎn)14個(gè)。但在實(shí)際工作時(shí)，PLC的輸入輸出點(diǎn)一般要比理論值多出百分之三十左右，因此為了便于操作，可設(shè)置30個(gè)輸入點(diǎn)和20個(gè)輸出點(diǎn)。

（三）選擇合適型號(hào)的PLC

一般車(chē)床電氣控制需要的輸入輸出點(diǎn)數(shù)小于256點(diǎn)，可采用小型PLC來(lái)進(jìn)行控制。小型PLC一般只需要進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的邏輯運(yùn)算，主要是進(jìn)行開(kāi)合、起停、先后順序等操作的控制。考慮到實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性，可采用SIEMENS公司的$7-200系列的PLC，該系列PLC具有價(jià)格低廉、體積小等優(yōu)勢(shì)。根據(jù)2.2節(jié)中輸入輸出點(diǎn)數(shù)的分析結(jié)果，可采用該系列CPU224型14點(diǎn)輸入、10點(diǎn)輸出的PLC。

由于輸入輸出點(diǎn)都少于所需要的數(shù)量，因此要對(duì)輸入輸出點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)展。一般采用EM221數(shù)字量8點(diǎn)直流輸入模塊兩個(gè)，EM222數(shù)字量8點(diǎn)繼電器輸入模塊兩個(gè)。擴(kuò)展后的PLC具有30個(gè)輸入點(diǎn)和26個(gè)輸出點(diǎn)，可以滿足要求。

（四）設(shè)計(jì)配線圖

PLC控制系統(tǒng)的線路設(shè)計(jì)是準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)機(jī)床電氣控制的關(guān)鍵步驟。線路設(shè)計(jì)就是通過(guò)電路連接將輸入元件和輸出元件通過(guò)PLC連接起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的控制。相比與傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)的布線，PLC控制系統(tǒng)的線路連接就簡(jiǎn)單很多。

PLC控制系統(tǒng)的本質(zhì)和傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)是相同的，只不過(guò)前者采用了更為先進(jìn)的控制技術(shù)，簡(jiǎn)化了控制的機(jī)構(gòu)。PLC在系統(tǒng)中是輸入和輸出元件之間的橋梁，它代替了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中復(fù)雜的邏輯電路。因此，在設(shè)計(jì)配線圖時(shí)，只需要根據(jù)PLC的功能特點(diǎn)和控制對(duì)象將輸入和輸出元件通過(guò)PLC搭接起來(lái)即可。下圖為PLC控制系統(tǒng)的配線圖3：

在配線圖中，每一個(gè)輸入點(diǎn)都對(duì)應(yīng)一個(gè)輸出點(diǎn)，在工作時(shí)輸入元件通過(guò)PLC來(lái)控制輸出元件的動(dòng)作。上圖中每個(gè)符號(hào)都對(duì)應(yīng)特定的輸入輸出元件，對(duì)應(yīng)關(guān)系及各元件如表2所述：

四、基于PLC的車(chē)床電氣控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

（一）設(shè)計(jì)要求

前文已經(jīng)指出，PLC控制系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了復(fù)雜繁瑣的布線結(jié)構(gòu)。其實(shí)PLC最重要的優(yōu)勢(shì)在于其靈活性，在執(zhí)行新的生產(chǎn)流程時(shí)，只需對(duì)內(nèi)部程序進(jìn)行重新編寫(xiě)或調(diào)整即可，避免了反復(fù)布線造成的人力和物力的浪費(fèi)。對(duì)于像C650這樣的普通車(chē)床，只需簡(jiǎn)單的條件和順序指令即可對(duì)其實(shí)施控制。因此在編寫(xiě)PLC程序時(shí)，只需要在控制按鈕發(fā)出信號(hào)后內(nèi)部程序的運(yùn)算結(jié)果能對(duì)執(zhí)行設(shè)備發(fā)出相應(yīng)的指令即可。

（二）程序編寫(xiě)

在編寫(xiě)PLC程序時(shí)，可以通過(guò)梯形圖、語(yǔ)句表、程序塊等形式進(jìn)行表示。一般采用梯形圖表示較為直觀，本文就以梯形圖的形式來(lái)對(duì)PLC程序進(jìn)行編寫(xiě)。可在STEP7-Micro/WIN32中進(jìn)行程序的編寫(xiě)與調(diào)試，編寫(xiě)完成之后通過(guò)PC/PPI電纜將程序發(fā)送到PLC中。C650車(chē)床控制系統(tǒng)PLC程序梯形圖4如下：

結(jié)合圖3和圖4分析PLC控制的機(jī)制：1.接通SB2，Q0.0動(dòng)作，電機(jī)起動(dòng)，車(chē)床運(yùn)行。接通SB1，QO.1、Q0.2釋放；斷開(kāi)SB1，QO.1動(dòng)作，電機(jī)停止，車(chē)床停車(chē)。2.旋動(dòng)z2旋鈕，Qo.4動(dòng)作，控制刀架快速移動(dòng)。3.接通SB4，Q0.0動(dòng)作；斷開(kāi)SB4，Q0.0釋放，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)功能。4.需要進(jìn)行冷卻時(shí)，接通SB7，Qo.3動(dòng)作，電機(jī)輸送冷卻液；接通SB8，即可停止。

五、總結(jié)

在進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)實(shí)際車(chē)床的控制要求和特點(diǎn)逐步進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)步驟總結(jié)如下：1.要根據(jù)功能將被控對(duì)象分成主運(yùn)動(dòng)控制和輔助控制兩部分；2.根據(jù)被控對(duì)象的實(shí)際要求來(lái)確定輸入和輸出的點(diǎn)數(shù)；3.根據(jù)輸入輸出點(diǎn)數(shù)來(lái)選擇合適型號(hào)的PLC，選擇標(biāo)準(zhǔn)是I/O點(diǎn)數(shù)能滿足所需點(diǎn)數(shù)；4.根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)配線圖；（5）進(jìn)行PLC程序的編寫(xiě)與調(diào)試。

筆者只是總結(jié)了PLC控制系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)流程，由于不同型號(hào)的車(chē)床的電氣控制要求和特點(diǎn)也不盡相同，因此在設(shè)計(jì)之前要首先對(duì)車(chē)床的電路和工作機(jī)制進(jìn)行研究分析，然后再按照上述流程逐步進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。基于PLC的車(chē)床電氣控制系統(tǒng)相比與傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠、靈活性高、價(jià)格低廉等諸多優(yōu)勢(shì)。相信在將來(lái)的車(chē)床電氣控制系統(tǒng)中，基于PLC控制系統(tǒng)將會(huì)不斷發(fā)展創(chuàng)新，不斷拓寬其適用范圍，不斷簡(jiǎn)化控制流程，不斷提高自動(dòng)化水平，為提高車(chē)床的生產(chǎn)效率做出更多的貢獻(xiàn)。

淺談電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì):基于PLC的靜態(tài)切割機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：切割機(jī)隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，在功能上也有著很大的提升，被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。本文主要對(duì)PLC靜態(tài)切割機(jī)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，希望能為大家提供借鑒。

關(guān)鍵詞：切割機(jī)；PLC；控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高，切割機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中也有著很大的發(fā)展，目前切割機(jī)有著火焰切割機(jī)、等離子切割機(jī)、激光切割機(jī)、水切割等，其有著不同的功能和用途。

一、PLC電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

PLC最適合的控制對(duì)象是：工業(yè)環(huán)境較差、對(duì)安全性和可靠性要求較高、系統(tǒng)工藝復(fù)雜，輸入/輸出以開(kāi)關(guān)量為主的工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)或裝置。PLC可取代工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，作為主控制器來(lái)完成復(fù)雜的工業(yè)自動(dòng)控制任務(wù)。

PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要遵循以下的原則：

（一）應(yīng)滿足控制對(duì)象的工藝要求，保證能夠按照工藝流程準(zhǔn)確并可靠的工作。

（二）系統(tǒng)構(gòu)成應(yīng)力求簡(jiǎn)單、實(shí)用，系統(tǒng)易操作、調(diào)整、檢修方便。

（三）設(shè)計(jì)合理、經(jīng)濟(jì)，能有充分發(fā)揮PLC控制的優(yōu)點(diǎn)。

二、設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作

（一）工藝分析。必須要對(duì)生產(chǎn)的工藝特點(diǎn)、工藝流程、主要功能等進(jìn)行分析總結(jié)，提出對(duì)PLC電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工藝要求。

（二）機(jī)型選擇。機(jī)型的選型必須要滿足工藝的要求，要基于簡(jiǎn)單、實(shí)用、易操作的原則。

（三）外部電路及電路元件的選擇。根據(jù)工藝要求設(shè)計(jì)出外部電路，并要選取電路元件，例如電機(jī)、刀開(kāi)關(guān)、熔斷器、接觸器、熱繼電器等。

三、控制電路的設(shè)計(jì)

（一）PLC控制系統(tǒng)的控制要求

1、系統(tǒng)設(shè)有手動(dòng)、單周期、單步、連續(xù)、回原點(diǎn)、五種工作方式，臺(tái)面在最前面，刀架在最上面，為系統(tǒng)的原點(diǎn)狀態(tài)。

2、臺(tái)面機(jī)構(gòu)前/后運(yùn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)必須已啟動(dòng)，而電機(jī)停止時(shí)，臺(tái)面機(jī)構(gòu)前/后運(yùn)動(dòng)應(yīng)立即停止。

3、磨刀必須在刀片旋轉(zhuǎn)時(shí)才能工作。

4、五種工作狀態(tài)下，按下總停止按鈕后，除帶鋸、磨刀裝置外，刀架、臺(tái)面的動(dòng)作應(yīng)立即停止。

5、電源接通后控制臺(tái)面剎車(chē)的接觸器KM7立即通電。

（二）電氣元件的配置

1、刀開(kāi)關(guān)QS1：刀開(kāi)關(guān)QS1串接控制主電路的單相電源，選用規(guī)格HD11-100/28型單投雙極刀開(kāi)關(guān)1只。主要技術(shù)參數(shù)： 額定交流電壓220V，額定交流電流100A。通斷能力100A，1S短時(shí)耐受電流6kA，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定電流峰值15kA。

2、熔斷器FU4：選用RT18K-25型，主要技術(shù)參數(shù)：殼架等級(jí)額定電流25A，額定電流2A，額定電壓AC 220V，額定斷路分?jǐn)嗄芰Γ?20V/50kA。

3、按鈕SB1、SB2、SB5、SB15：選用NP4-20BN/2型，顏色為綠色，按鈕SB3、SB10、SB11、SB12、SB13、SB14：選用NP4-20BN/4型，顏色為紅色，按鈕SB4、SB6、SB7、SB8、SB9：選用NP4-20BN/6型，顏色為藍(lán)色。NP4系列按鈕其主要技術(shù)參數(shù)如下：額定絕緣電380V，額定交流工作電壓AC 220V，約定發(fā)熱電流10A，額定交流工作電流4.5A。額定直流工作電壓24V,額定直流工作電流2.5A。

4、行程開(kāi)關(guān)SQ1～SQ4：選用YBLX-K3/20HS/Z型，其主要技術(shù)參數(shù)：額定交流電壓AC 380V，額定直流電壓DC 220V，額定控制容量交流200VA直流50W,含1對(duì)常開(kāi)和1對(duì)常閉觸點(diǎn)，動(dòng)作最大行程3mm，最大差程1.2mm，最大操動(dòng)力30N，最小回復(fù)力5N,最大全行6.0mm。

5、信號(hào)指示燈：選用ND16-22B/4型，其主要技術(shù)參數(shù)： 額定交流電壓220V，額定電流≤20mA，指示燈選紅色。

6、接觸器：選用NCH 8-20型，其主要計(jì)數(shù)參數(shù)：額定絕緣電壓500V，額定工作電壓AC 230V，約定發(fā)熱電流20A，額定工作電流20A，控制功率4Kw。

7、接近開(kāi)關(guān)：選用E2E-X20DM8，其主要技術(shù)參數(shù)：檢測(cè)距離20mm±10%，設(shè)定距離*1：0～16mm，應(yīng)差距離：檢測(cè)距離的10%以下，標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)物體：鐵54×54×1mm，應(yīng)答頻率*2：0.1kHz，電源電壓（使用電壓范圍）：DC12～24V 脈動(dòng)(p-p)10％以下 （DC10～30V）。

8、撥盤(pán)開(kāi)關(guān)：選用A7CN型，其主要技術(shù)參數(shù)：開(kāi)關(guān)負(fù)載容量（阻性負(fù)載）：1mA～0.1A、DC5～30V，連續(xù)通電電流：1A，接觸電阻，200mΩ以下，操作力：4.41N以下。

9、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)：選用LW5D16F/5型，其主要技術(shù)參數(shù)：絕緣電壓500V，發(fā)熱電流16A。

三、PLC的選擇

（一）可編程序控制器物理結(jié)構(gòu)的選擇

根據(jù)物理結(jié)構(gòu)，可以將可編程序控制器分為整體式和模塊式，整體式每一I／O點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜，控制系統(tǒng)般使用整體式可編程序控制器。

（二）可編程序控制器指令功能的選擇

現(xiàn)代的可編程序控制器的指令功能越來(lái)越強(qiáng)，內(nèi)部編程元件(如輔助繼電器、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器)的個(gè)數(shù)越來(lái)越多，任何一種可編程序控制器都可以滿足開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)的要求。如果系統(tǒng)要求完成模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)換、PID閉環(huán)控制、運(yùn)動(dòng)控制等工作，可編程序控制器應(yīng)有算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等功能，有時(shí)甚至要求有開(kāi)平方、對(duì)數(shù)運(yùn)算和浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算等功能。

（三）可編程序控制器I／0點(diǎn)數(shù)的確定

確定I／O點(diǎn)數(shù)時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)出被控設(shè)備對(duì)可編程序控制器輸入／輸出點(diǎn)數(shù)的總需求，在此基礎(chǔ)上，應(yīng)留有10％～20％的裕量，以備今后對(duì)系統(tǒng)改進(jìn)和擴(kuò)充時(shí)使用。整體式可編程序控制器的基本單元、擴(kuò)展單元的輸入點(diǎn)數(shù)和輸出點(diǎn)數(shù)的比例是固定的，如與系統(tǒng)要求的輸入／輸出點(diǎn)數(shù)的比例相差較大，可以選用只有輸入點(diǎn)或只有輸山點(diǎn)的擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊。

（四）存儲(chǔ)器容量的選擇

在初步估算時(shí)，對(duì)于僅需開(kāi)關(guān)量控制的系統(tǒng)，將I／O點(diǎn)數(shù)乘以8，就是所需存儲(chǔ)器的字?jǐn)?shù)，這一要求一般都能滿足。

在選擇可編程序控制器的型號(hào)時(shí)不應(yīng)盲目追求過(guò)高的性能指標(biāo)，在I／O點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)器容量方面應(yīng)留有定的裕量。

四、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

為了滿足生產(chǎn)需要，很多工業(yè)設(shè)備要求設(shè)置多種工作方式，如手動(dòng)和自動(dòng)（包括連續(xù)、單周期、單步等、自動(dòng)返回初始狀態(tài)）工作方式。手動(dòng)程序比較簡(jiǎn)單，一般采用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)，復(fù)雜的自動(dòng)程序一般根據(jù)系統(tǒng)的順序功能圖用順序控制法設(shè)計(jì)。具有多種工作方式的控制系統(tǒng)的梯形圖總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。選擇手動(dòng)工作方式時(shí)手動(dòng)開(kāi)關(guān)X1為ON，將跳過(guò)自動(dòng)程序，執(zhí)行公用程序和手動(dòng)程序。選擇自動(dòng)工作方式時(shí)X1為OFF，將跳過(guò)手動(dòng)程序，執(zhí)行公用程序和自動(dòng)程序。

圖2

（一）公用程序。用于自動(dòng)程序和手動(dòng)程序互相切換處理，當(dāng)系統(tǒng)處于手動(dòng)工作方式時(shí)，必須將除初始步以外的各步對(duì)應(yīng)的輔助繼電器復(fù)位，同時(shí)將表示連續(xù)工作狀態(tài)的繼電器復(fù)位，否則當(dāng)系統(tǒng)從自動(dòng)工作方式切換到手動(dòng)工作方式，然后又返回自動(dòng)工作方式時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)同時(shí)有兩個(gè)活動(dòng)步的異常情況，引起錯(cuò)誤動(dòng)作。

（二）手動(dòng)程序。手動(dòng)操作時(shí)用對(duì)應(yīng)的6個(gè)按鈕控制切割機(jī)的抬刀、落刀、臺(tái)面向前、臺(tái)面向后、刀架停止、臺(tái)面停止。為了保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行，在手動(dòng)程序中設(shè)置了一些必要的聯(lián)鎖，例如抬刀與落刀之間，臺(tái)面向前與臺(tái)面向后之間的互鎖，以防止功能相反的兩個(gè)輸出繼電器同時(shí)為ON。根據(jù)控制要求，臺(tái)面機(jī)構(gòu)前/后運(yùn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)必須已起動(dòng)，而電機(jī)停止時(shí)，臺(tái)面機(jī)構(gòu)前/后運(yùn)動(dòng)應(yīng)立即停止。所以Y0線圈與控制臺(tái)面向前/后的Y3和Y4線圈串聯(lián)。當(dāng)按下總停按鈕，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，不執(zhí)行指令，刀架、臺(tái)面的動(dòng)作立即停止。磨刀必須在刀片旋轉(zhuǎn)時(shí)才能工作，所以在控制磨刀的Y1線圈串聯(lián)Y0的常開(kāi)觸點(diǎn)。

（三）自動(dòng)程序。在自動(dòng)程序的過(guò)程中是切割機(jī)自動(dòng)的對(duì)泡沫材料進(jìn)行切割，自動(dòng)判斷切片的厚度，切割刀片的切割深度，切片的深度是由測(cè)速齒輪和計(jì)數(shù)器共同完成，在刀架下移的過(guò)程中測(cè)速齒輪也在跟隨轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈向計(jì)數(shù)器發(fā)送5個(gè)脈沖并判斷切割的厚度。在自動(dòng)程序中首先是要對(duì)切割厚度進(jìn)行設(shè)置，厚度是由撥盤(pán)開(kāi)關(guān)設(shè)定的，在落刀時(shí)，當(dāng)材料的完成的落刀量達(dá)到設(shè)定值刀架停止移動(dòng)，繼而臺(tái)面前移，對(duì)材料進(jìn)行切割。

五、結(jié)語(yǔ)

PLC控制系統(tǒng)切割機(jī)，在設(shè)計(jì)時(shí)必須要滿足工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)工藝等要求，盡量做到實(shí)用、經(jīng)濟(jì)合理、易操作、方便維修等特點(diǎn)，我們還需要不斷的改進(jìn)和創(chuàng)新，來(lái)滿足越來(lái)越復(fù)雜的需求，力求為工業(yè)的生產(chǎn)提供有力的保障。

淺談電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì):自動(dòng)激光焊接設(shè)備電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘 要：依據(jù)自動(dòng)焊接設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，對(duì)設(shè)備功能和動(dòng)作進(jìn)行分析，根據(jù)其特點(diǎn)對(duì)電氣自動(dòng)化控制進(jìn)行設(shè)計(jì)。選擇合適的硬件模塊和電子元器件，編寫(xiě)可靠的軟件程序；設(shè)計(jì)自動(dòng)焊接設(shè)備和激光發(fā)生器的通訊接口連接方式，確保自動(dòng)焊接設(shè)備能安全、穩(wěn)定、可靠控制激光發(fā)生器進(jìn)行金屬零件的焊接。最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)將兩個(gè)“L型”金屬材料焊接成一個(gè)“口型”零件的功能，并應(yīng)用于實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：可編程控制器；伺服控制系統(tǒng)；激光器；焊接

引言

金屬零件激光焊接工藝是將工控技術(shù)和激光焊接技術(shù)相結(jié)合，完成對(duì)不同材質(zhì)、厚度、形狀的金屬進(jìn)行焊接。由于應(yīng)用廣泛，使得焊接設(shè)備通用性大大降低，應(yīng)用于液晶顯示領(lǐng)域中的焊接設(shè)備更是少之又少。目前只有臺(tái)灣、日本和國(guó)內(nèi)少數(shù)自動(dòng)化廠家研制并開(kāi)發(fā)出自動(dòng)激光焊接專(zhuān)用設(shè)備。臺(tái)灣立意公司采用三菱伺服控制系統(tǒng)，臺(tái)灣孟晉公司采用德國(guó)庫(kù)卡機(jī)器人，都掌握設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)自動(dòng)焊接設(shè)備，與激光器結(jié)合完成金屬零件批量焊接的技術(shù)。只是高額的設(shè)備采購(gòu)費(fèi)用和低利潤(rùn)產(chǎn)品，不得不讓有一定研發(fā)能力的廠家進(jìn)行激光焊接設(shè)備的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造。

相對(duì)一百多萬(wàn)元人民幣的進(jìn)口專(zhuān)用設(shè)備，自制自動(dòng)激光焊接設(shè)備材料成本只有二十萬(wàn)元，采用雙伺服控制系統(tǒng)完成對(duì)激光器焊接加工頭的固定、調(diào)整和焊接功能，采用步進(jìn)電機(jī)控制移送機(jī)械手運(yùn)送金屬零件。為方便焊接工藝調(diào)整，還加入壓料，電磁鐵吸料、手動(dòng)調(diào)整等功能，使自行設(shè)計(jì)的設(shè)備自動(dòng)完成金屬零件焊接成為可能，并且焊接質(zhì)量和焊接效率都可以達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)要求。

自動(dòng)激光焊接設(shè)備的功能是自動(dòng)將兩個(gè)“L型”金屬料片焊接成“口”料片，為下一沖壓工序做準(zhǔn)備，其目的在于提高原材料的利用率。原有沖壓工藝過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生中間廢料，材料利用率只有30%左右；增加自動(dòng)焊接設(shè)備和焊接工藝后，沒(méi)有中間廢料產(chǎn)生，材料利用率提高到75%以上。

一、機(jī)械結(jié)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì)

自動(dòng)激光焊接設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)主要由積料架、移送機(jī)械手、治具板、激光焊接頭移送機(jī)構(gòu)以及機(jī)架五個(gè)部分組成，如圖1所示。積料架是將兩組“L”型金屬料堆疊起來(lái)，實(shí)現(xiàn)將料片逐步向上移送的功能；移送機(jī)械手主要由兩組帶有真空吸盤(pán)的手臂組成，通過(guò)一個(gè)步進(jìn)電機(jī)和一個(gè)氣缸完成將料片依次移送到焊接治具板上，并將焊接好的零件從治具板移出的功能；治具板主要功能是完成兩個(gè)“L”型料片的精確定位；治具板上方的激光焊接頭移送機(jī)構(gòu)在兩組伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)依次發(fā)出激光的焊接頭勻速運(yùn)動(dòng)，完成金屬零件的焊接功能。

二、電氣控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須考慮到機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和一些特定功能，如激光焊接頭移送區(qū)必須采用精度較高的伺服電機(jī)進(jìn)行傳動(dòng)，而移送機(jī)械手采用步進(jìn)電機(jī)和氣缸傳動(dòng)即可，同時(shí)還要考慮設(shè)備成本、維修難易程度、工作效率等多方面因素。根據(jù)該設(shè)備特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出電氣控制系統(tǒng)方案如圖2所示。

可編程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是電氣控制系統(tǒng)的核心。它的主要功能是獲得輸入端口開(kāi)關(guān)、按鈕等信號(hào)，經(jīng)過(guò)軟件處理，將輸出信號(hào)傳輸給外部中間繼電器，從而驅(qū)動(dòng)氣缸電磁閥、電磁鐵、真空發(fā)生器、步進(jìn)電機(jī)等外部負(fù)載，實(shí)現(xiàn)焊接金屬零件的功能。PLC還和兩個(gè)脈沖發(fā)生器通訊，再加上兩臺(tái)伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)以及外部傳感器組成了一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，確保伺服電機(jī)按照程序精確定位，使激光焊接頭勻速運(yùn)動(dòng)，達(dá)到最佳焊接效果。

為了和激光發(fā)生器進(jìn)行控制通訊，PLC還通過(guò)一個(gè)小型PLC和激光器的并行輸入輸出接口通訊。其主要目的是，發(fā)出焊接指令的同時(shí)，得到激光器發(fā)出的反饋信號(hào)，確保激光器可以按照自動(dòng)激光焊接設(shè)備的要求發(fā)出激光，最終來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬原材料的焊接功能。

（一）電源設(shè)計(jì)。由于選用三菱伺服電機(jī)，輸出電源需要三相交流220V電源，因此配備一個(gè)功率為1kW三相380V變220V變壓器專(zhuān)供伺服控制系統(tǒng)使用。為了防止人身觸電，控制回路均采用低壓直流24V電源，同時(shí)控制電源還采用雙直流24V電源供電系統(tǒng)。中間繼電器、PLC外部傳感器、觸摸屏都由直流開(kāi)關(guān)電源供電；外部負(fù)載，如電磁閥、真空發(fā)生器、電吸鐵等，其驅(qū)動(dòng)電流稍大，且容易出現(xiàn)外部短路故障，因此采用全橋整流電源。可見(jiàn)雙直流24V電源供給使得精密元器件穩(wěn)定工作的同時(shí)，還可以防止外部負(fù)載對(duì)其干擾的影響。

（二）伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。伺服控制系統(tǒng)由PLC、脈沖發(fā)生器（FX2n-1PG）、伺服驅(qū)動(dòng)器（MR-J2S-40A）和伺服電機(jī)（HC-KFS43）組成。脈沖發(fā)生器就是根據(jù)PLC的指令將正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)脈沖發(fā)送給伺服驅(qū)動(dòng)器，同時(shí)接收伺服驅(qū)動(dòng)器收到伺服電機(jī)編碼器的反饋信號(hào)，從而確定伺服電機(jī)是否按照PLC發(fā)出的指令正常工作。

硬件配置完成后，還要根據(jù)需求對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)進(jìn)行必要的設(shè)置。首先確定脈沖指令單位，該系統(tǒng)選用滾珠絲杠給進(jìn)量為5mm。在程序中對(duì)脈沖發(fā)生器定義：伺服電機(jī)轉(zhuǎn)一圈激光加工頭移動(dòng)的距離是5000um；伺服電機(jī)轉(zhuǎn)一圈所需的脈沖數(shù)量為4096（2的n次方，且最接近5000），因此脈沖指令單位就是5000/4096（即伺服驅(qū)動(dòng)器每發(fā)出一個(gè)脈沖，激光焊接頭前進(jìn)5000/4096um）。