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机床电气控制柜合理化设计

文章编辑:【郑州聚光自动化技术有限公司】发布日期:2018-09-18 14:57:52

    随着加工制造业的发展,机床设备不断更新换代,数控机床的应用显著提高了加工的质量和效率。现今组合式机床的应用更满足了工业生产对于大型工件的加工需求。为了能够对机床的性能更好的控制,实现机床的远程控制,本文根据实际生产的需要,对机床的电气控制柜进行合理化设计,旨在提高机床整体的加工性能,为满足工件的生产加工需求充分发挥作用。
  关键词:机床 电气控制柜 PLC 设计
  在工业生产领域,数控技术作为关键技术得到世界各国的重视并优先发展。数控技术将计算机技术、微电子技术、现代控制技术、信息处理技术等多种先进技术加以融合应用,促进了加工制造业逐渐向技术型、知识型的方向发展。数控机床不断更新换代,不仅在数量上增长迅速,在性能和控制方式上也不断的拓展革新。组合式机床的应用,更为大型工件的加工提供了便利,以满足各领域对不同工件的加工需求。本文根据实际实生产的需要,对机床的电气控制系统进行优化设计,促进机床电气控制系统性能更换的控制和完善,从而提高生产加工的质量和效率。
  1 电气控制柜柜体的设计
  在对机床的电气控制柜的柜体进行设计时,必须对电气控制柜使用的环境条件给予充分的考虑,尽可能的使电气控制柜的运行处于温度、湿度均适宜的环境下,同时还有考虑到振动等因素对电气控制柜的影响。
  1.1 电气控制柜的密封
  在电气控制柜的空气入口处和换气风扇处可利用空气过滤器对气流加以控制,以有效降低由空气入口处进入的灰尘量。从电气控制柜到机床之间的电缆接口处使用锁紧件,既起到固定的作用,又可以提高密封性,在备用口处使用孔堵来密封。柜门和操作站使用密封胶条进行密封处理。
  1.2 电气控制柜温升设计
  电气控制柜的设计要注意柜内的温度与柜外的温度相差在10℃以下,必须安装有换气冷却装置,保证电气控制柜内的空气保持循环状态。根据实际情况的需要安装冷风机或者机柜空调。将带有散热片的模块尽量安装在电气控制柜的外部,以避免其对柜内温度造成不利的影响。
  1.3 电气控制柜抗干扰设计
  电气控制柜的设计要考虑到噪声的影响,同时考虑到电器设备和电子元件的合理布局,各电子元器件之间避免相互干扰。各单元在电气控制柜中的安装和排列不仅要考虑到功能上的要求,还要兼顾日常维护和维修的方便,走线尽可能的将直流和交流分离开来。通过对有电磁辐射元件方向的调整来降低其对显示器的干扰作用。同时充分考虑到接地,预先设计好接地点。
  2 电气控制系统的设计
  本文研究设计的机床电气控制柜中主要有变频器、可编程逻辑控制器(PLC)等电子设备。在本文设计中,变频器选择性能和口碑较好的LG变频器,数量为两个,可编程逻辑控制器选择欧姆龙公司生产的CQM1H型,数量为1个。
  利用变频器(容量18.5kW)对主轴电机进行控制,变频器(5.5kW)对立柱行走电机、主轴箱快速电机、主轴箱走刀电机通过接触器实现三者之间的切换。为了保证传输的速度和准确性,防止在操作站与电气控制柜之间数量过多的电缆带来的麻烦和困扰,本控制系统在传输方式上选择使用总线传输,同时采用插头的连接方式实现控制柜与分线盒、手控操作站之间的线路连接。在电气控制柜的柜门上设计有显示表,用于显示电机运行的转速,配置有电源开关控制按钮对主回路的电源加以控制。电气控制柜内的主电路、控制电路与辅助电路之间采用多级保护,同时防止接触器发生故障导致PLC发生损坏的发生,在PLC与接触器之间装置微继电器发挥过渡控制的作用。
  3 PLC程序设计
  PLC作为一种先进的电子系统,通过进行数字运算实现对系统的具体操作,因其具有的良好的性能成为了工业领域控制系统中的核心部件。本文研究设计选择欧姆龙公司生产的CQM1H型PLC控制器,在数控机床的电气控制系统中,其功能在于对多种信号进行接收,包括来自外部的信号如开关信号、按钮控制信号、电机超载信号、保护信号等等,同时还包括动作指示信号、变频器输入输出控制信号等。在实际的生产中机床与电气控制柜之间通常会相离较远,针对此问题,本设计经过充分的考虑,选择采用总线连接模块来实现连接控制的有效性,同时利用两芯或者三芯电缆将操作站模块与PLC连接模块相连。
  4 变频器参数的设置
  在本设计中配置了两台变频器,一台变频器主要承担主轴的控制任务,另一台变频器与接触器相连接,对主轴箱中的三个电机进行切换控制。LG变频器作为机床电气控制系统的核心部件,合理的参数设计直接影响机床整体的加工性能。因此,在参数设计方面,先要对电机功率进行合理的设置,在电机功率进行设置的过程中可将变频器的型号和性能具有一定的参考价值。
  机床立柱的传动轴与主轴箱传动轴不同,在实际生产运行的过程中,为了使电机的功率能够同时满足两个不同传动轴的工作需求,通常要根据实际的需要对第二电机的功能参数进行合理的设置,从而实现对不同传动轴的有效控制。首先选择一个多功能端口对其进行对应的参数设置,并予以激活,在将第二电机的功能进行启动。第二电机的参数设置包括:加速时间、转矩补偿、热保护等价、额定电机电流。
  5 结语
  本文研究设计的电气控制柜,以两台变频器作为核心部件,承担对主轴和电机的控制任务。设置了第二电机功能参数,对不同传动轴的有效控制的同时还具有分别保护的功能。总线的传输方式,保证了信号传输的效率。经过实际应用的检验和反馈,本设计有效的提高了生产效率,满足设计要求,具有一定的推广价值。


 

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