一、閥門(mén)機(jī)床電氣控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　以硬件與軟件的角度，對(duì)機(jī)床控制系統(tǒng)進(jìn)行剖析。

　　上位機(jī)：在這個(gè)系統(tǒng)中工控機(jī)就是上位機(jī)，工作人員在人機(jī)交互界面進(jìn)行操作，操作內(nèi)容就是將數(shù)據(jù)輸入到系統(tǒng)的加工流程之中，并使其進(jìn)行讀取，界面的人性化設(shè)計(jì)支持人工修改加工參數(shù)，這此改動(dòng)將被處理系統(tǒng)識(shí)別，然后根據(jù)相關(guān)行業(yè)協(xié)議，把這部分參數(shù)數(shù)據(jù)輸入運(yùn)動(dòng)控制器，繼而實(shí)現(xiàn)原定的操作動(dòng)作。

　　SIMOTION運(yùn)動(dòng)控制器：如果說(shuō)控制系統(tǒng)是閥門(mén)機(jī)床的大腦，有鑒于此，SIMOTION具有良好的穩(wěn)定性，整個(gè)系統(tǒng)也就能夠平穩(wěn)的運(yùn)行對(duì)于研究對(duì)象所配置的SIMOTION來(lái)源于德國(guó)西門(mén)子公司，它的組成部分為PLC5300和運(yùn)動(dòng)控制器。在控制方面它具有PLC一貫具有的穩(wěn)定性，不僅如此，其還兼具運(yùn)動(dòng)控制方面的靈活性。

　　電源模塊：電源模塊運(yùn)用變換頻率的形式，實(shí)現(xiàn)常用交流電向直流電的轉(zhuǎn)換，之后使用一種稱(chēng)之為逆變器的元件，再將直流電變成工程所需的特定頻率的交流電。借助電源模塊SIMOTION控制系統(tǒng)將工業(yè)供電變成直流，再輸送至各個(gè)電機(jī)模塊。電源模塊進(jìn)行細(xì)分還有兩類(lèi)，其一是可調(diào)電源模塊，之所以稱(chēng)之為可調(diào)，是因?yàn)槠淇梢园匆髮⑥D(zhuǎn)換過(guò)的直流電控制在特定范圍，并能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)使其在該范圍內(nèi)線(xiàn)性變化；與之對(duì)應(yīng)的是一種不可調(diào)電源塊，其只可控制固定電壓的直流電，不過(guò)這種電源塊有其的應(yīng)用。

　　電機(jī)模塊：這部分實(shí)現(xiàn)的作用就是將六百伏的直流電，通過(guò)轉(zhuǎn)換變成特定頻率的三相交流電，然后將能源供給電機(jī)使用。

　　光柵尺：電機(jī)自身裝配有編澤工具，然而這種編碼器有的精度限制，基本上控制在十微米，不過(guò)這還是不能滿(mǎn)足我們五微米的要求?；诖朔N考慮，需要使用光柵尺定位工作臺(tái)，之后把測(cè)得的位置傳遞給控制器。

　　主軸：閥門(mén)機(jī)床的主軸由于要求較多，主軸不但精度，而且穩(wěn)定，同時(shí)能夠工作很長(zhǎng)時(shí)間具有較高的壽命。它的冷卻系統(tǒng)性能優(yōu)良，循環(huán)的工質(zhì)為干凈的水，在裝夾上使用啟動(dòng)夾緊道具，這種方法穩(wěn)定，效果優(yōu)良。

　　變頻器：眾所周知，作為主軸經(jīng)常需要進(jìn)行高速運(yùn)轉(zhuǎn)，故而要性，這就必然要使用到一種高速變頻器。就功能上來(lái)看，常用的V系列變頻器是可以實(shí)現(xiàn)的。然而，由于不能匹配串行接口，將導(dǎo)致信息流通不順暢，為廠(chǎng)解決這個(gè)問(wèn)題，研究人員嘗試使用模擬量進(jìn)行控制，成效斐然。

　　閥門(mén)專(zhuān)機(jī)是衡量制造裝配業(yè)水平的重要標(biāo)志。目前，我國(guó)已成為世界機(jī)床消費(fèi)、與制造大國(guó)，但機(jī)床加工精度等技術(shù)指標(biāo)仍處于中等水平，制約了我國(guó)制造加工業(yè)的發(fā)展。3軸、5軸閥門(mén)專(zhuān)機(jī)可以加工復(fù)雜工件、提高加工效率，成為目前機(jī)床的主要發(fā)展方向之一。

　　二、閥門(mén)機(jī)床電氣控制系統(tǒng)組成

　　PLC閥門(mén)機(jī)床中有一系統(tǒng)處在全封閉狀態(tài)的閉環(huán)系統(tǒng)中，那就是電氣控制系統(tǒng)，組成部分由電動(dòng)機(jī)、電頻器和光柵尺，電氣控制系統(tǒng)在應(yīng)用過(guò)程中能夠好的體現(xiàn)的控制。

　　電氣控制系統(tǒng)由幾大重要部分組成：工控機(jī)、SIMOTION、電動(dòng)機(jī)模塊、電源模塊、變頻器、光柵尺以及傳感器等。

　　1、電源模塊

　　電源模塊在使用過(guò)程中要對(duì)直流電進(jìn)行使用，因此，在使用過(guò)程中，變頻器是將交流電轉(zhuǎn)變直流電，而逆變器則是把直流電轉(zhuǎn)變成預(yù)定頻率的交流電。這就產(chǎn)生了兩大模塊，分別為可調(diào)電源模塊和不可調(diào)電源模塊。可調(diào)電源模塊在使用過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)直流電穩(wěn)定的供應(yīng)，在這個(gè)過(guò)程中，可以對(duì)電按照的參數(shù)進(jìn)行預(yù)訂的變化，并且在這個(gè)過(guò)程中能夠和SIMOTION通信的功能進(jìn)行結(jié)合。相反，在不可調(diào)電源模塊使用時(shí)，由于只能提供固定直流電壓值，就無(wú)法與SIMOTION功能相結(jié)合。

　　2、電動(dòng)機(jī)模塊

　　電動(dòng)機(jī)模塊作為電氣控制系統(tǒng)中的重要模塊，其重要性就是能夠?qū)⒅绷麟娔孀優(yōu)轭A(yù)定頻率的交流電，可供電動(dòng)機(jī)進(jìn)行適應(yīng)。電動(dòng)機(jī)模塊在分類(lèi)方面主要也是分為兩類(lèi)，分別是裝柜型和書(shū)本型。

　　3、SIMOTION運(yùn)動(dòng)控制器

　　電氣控制系統(tǒng)的核心部分在于SIMOTION，其在應(yīng)用過(guò)程中能夠?qū)φ麄€(gè)控制系統(tǒng)的運(yùn)行速度和性進(jìn)行影響，因此，在電氣系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中對(duì)這部分要給予充分的重視。SIMOTION主要的功能就是實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制、邏輯控制以及工藝控制，能夠在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響，因此，要對(duì)該部分進(jìn)行重視。