機床電氣控制柜合理化設(shè)計

摘 要：隨著加工制造業(yè)的發(fā)展，機床設(shè)備不斷更新?lián)Q代，數(shù)控機床的應(yīng)用顯著提高了加工的質(zhì)量和效率。現(xiàn)今組合式機床的應(yīng)用更滿足了工業(yè)生產(chǎn)對于大型工件的加工需求。為了能夠?qū)C床的性能更好的控制，實現(xiàn)機床的遠程控制，本文根據(jù)實際生產(chǎn)的需要，對機床的電氣控制柜進行合理化設(shè)計，旨在提高機床整體的加工性能，為滿足工件的生產(chǎn)加工需求充分發(fā)揮作用。

關(guān)鍵詞：機床 電氣控制柜 PLC 設(shè)計

中圖分類號： TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）04（a）-0000-00

在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，數(shù)控技術(shù)作為關(guān)鍵技術(shù)得到世界各國的重視并優(yōu)先發(fā)展。數(shù)控技術(shù)將計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、信息處理技術(shù)等多種先進技術(shù)加以融合應(yīng)用，促進了加工制造業(yè)逐漸向技術(shù)型、知識型的方向發(fā)展。數(shù)控機床不斷更新?lián)Q代，不僅在數(shù)量上增長迅速，在性能和控制方式上也不斷的拓展革新。組合式機床的應(yīng)用，更為大型工件的加工提供了便利，以滿足各領(lǐng)域?qū)Σ煌ぜ募庸ば枨蟆１疚母鶕?jù)實際實生產(chǎn)的需要，對機床的電氣控制系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，促進機床電氣控制系統(tǒng)性能更換的控制和完善，從而提高生產(chǎn)加工的質(zhì)量和效率。

1 電氣控制柜柜體的設(shè)計

在對機床的電氣控制柜的柜體進行設(shè)計時，必須對電氣控制柜使用的環(huán)境條件給予充分的考慮，盡可能的使電氣控制柜的運行處于溫度、濕度均適宜的環(huán)境下，同時還有考慮到振動等因素對電氣控制柜的影響。

1.1 電氣控制柜的密封

在電氣控制柜的空氣入口處和換氣風(fēng)扇處可利用空氣過濾器對氣流加以控制，以有效降低由空氣入口處進入的灰塵量。從電氣控制柜到機床之間的電纜接口處使用鎖緊件，既起到固定的作用，又可以提高密封性，在備用口處使用孔堵來密封。柜門和操作站使用密封膠條進行密封處理。

1.2 電氣控制柜溫升設(shè)計

電氣控制柜的設(shè)計要注意柜內(nèi)的溫度與柜外的溫度相差在10℃以下，必須安裝有換氣冷卻裝置，保證電氣控制柜內(nèi)的空氣保持循環(huán)狀態(tài)。根據(jù)實際情況的需要安裝冷風(fēng)機或者機柜空調(diào)。將帶有散熱片的模塊盡量安裝在電氣控制柜的外部，以避免其對柜內(nèi)溫度造成不利的影響。

1.3 電氣控制柜抗干擾設(shè)計

電氣控制柜的設(shè)計要考慮到噪聲的影響，同時考慮到電器設(shè)備和電子元件的合理布局，各電子元器件之間避免相互干擾。各單元在電氣控制柜中的安裝和排列不僅要考慮到功能上的要求，還要兼顧日常維護和維修的方便，走線盡可能的將直流和交流分離開來。通過對有電磁輻射元件方向的調(diào)整來降低其對顯示器的干擾作用。同時充分考慮到接地，預(yù)先設(shè)計好接地點。

2 電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計

本文研究設(shè)計的機床電氣控制柜中主要有變頻器、可編程邏輯控制器（PLC）等電子設(shè)備。在本文設(shè)計中，變頻器選擇性能和口碑較好的LG變頻器，數(shù)量為兩個，可編程邏輯控制器選擇歐姆龍公司生產(chǎn)的CQM1H型，數(shù)量為1個。機床電氣控制系統(tǒng)參見下圖1所示：

圖 1 電氣控制系統(tǒng)圖

利用變頻器（容量18.5kW）對主軸電機進行控制，變頻器（5.5kW）對立柱行走電機、主軸箱快速電機、主軸箱走刀電機通過接觸器實現(xiàn)三者之間的切換。為了保證傳輸?shù)乃俣群蜏蚀_性，防止在操作站與電氣控制柜之間數(shù)量過多的電纜帶來的麻煩和困擾，本控制系統(tǒng)在傳輸方式上選擇使用總線傳輸，同時采用插頭的連接方式實現(xiàn)控制柜與分線盒、手控操作站之間的線路連接。在電氣控制柜的柜門上設(shè)計有顯示表，用于顯示電機運行的轉(zhuǎn)速，配置有電源開關(guān)控制按鈕對主回路的電源加以控制。電氣控制柜內(nèi)的主電路、控制電路與輔助電路之間采用多級保護，同時防止接觸器發(fā)生故障導(dǎo)致PLC發(fā)生損壞的發(fā)生，在PLC與接觸器之間裝置微繼電器發(fā)揮過渡控制的作用。

3 PLC程序設(shè)計

PLC作為一種先進的電子系統(tǒng)，通過進行數(shù)字運算實現(xiàn)對系統(tǒng)的具體操作，因其具有的良好的性能成為了工業(yè)領(lǐng)域控制系統(tǒng)中的核心部件。本文研究設(shè)計選擇歐姆龍公司生產(chǎn)的CQM1H型PLC控制器，在數(shù)控機床的電氣控制系統(tǒng)中，其功能在于對多種信號進行接收，包括來自外部的信號如開關(guān)信號、按鈕控制信號、電機超載信號、保護信號等等，同時還包括動作指示信號、變頻器輸入輸出控制信號等。在實際的生產(chǎn)中機床與電氣控制柜之間通常會相離較遠，針對此問題，本設(shè)計經(jīng)過充分的考慮，選擇采用總線連接模塊來實現(xiàn)連接控制的有效性，同時利用兩芯或者三芯電纜將操作站模塊與PLC連接模塊相連。

4 變頻器參數(shù)的設(shè)置

在本設(shè)計中配置了兩臺變頻器，一臺變頻器主要承擔主軸的控制任務(wù)，另一臺變頻器與接觸器相連接，對主軸箱中的三個電機進行切換控制。LG變頻器作為機床電氣控制系統(tǒng)的核心部件，合理的參數(shù)設(shè)計直接影響機床整體的加工性能。因此，在參數(shù)設(shè)計方面，先要對電機功率進行合理的設(shè)置，在電機功率進行設(shè)置的過程中可將變頻器的型號和性能具有一定的參考價值。

機床立柱的傳動軸與主軸箱傳動軸不同，在實際生產(chǎn)運行的過程中，為了使電機的功率能夠同時滿足兩個不同傳動軸的工作需求，通常要根據(jù)實際的需要對第二電機的功能參數(shù)進行合理的設(shè)置，從而實現(xiàn)對不同傳動軸的有效控制。首先選擇一個多功能端口對其進行對應(yīng)的參數(shù)設(shè)置，并予以激活，在將第二電機的功能進行啟動。第二電機的參數(shù)設(shè)置包括：加速時間、轉(zhuǎn)矩補償、熱保護等價、額定電機電流。

5 結(jié)語

本文研究設(shè)計的電氣控制柜，以兩臺變頻器作為核心部件，承擔對主軸和電機的控制任務(wù)。設(shè)置了第二電機功能參數(shù)，對不同傳動軸的有效控制的同時還具有分別保護的功能。總線的傳輸方式，保證了信號傳輸?shù)男省＝?jīng)過實際應(yīng)用的檢驗和反饋，本設(shè)計有效的提高了生產(chǎn)效率，滿足設(shè)計要求，具有一定的推廣價值。

參考文獻

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