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婁底西門(mén)子觸摸屏總經(jīng)銷(xiāo) 婁底西門(mén)子觸摸屏總經(jīng)銷(xiāo)
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1 撞刀信號(hào)的檢測(cè)
所謂數(shù)控機(jī)床撞刀,指的是由于各種錯(cuò)誤而導(dǎo)致刀具以非正常切削速度(一般是G00指令快速移動(dòng))與工件或機(jī)床其他部件發(fā)生的碰撞。要防止撞刀事故的發(fā)生,可以考慮使用接近開(kāi)關(guān)對(duì)刀具與工件的位置關(guān)系進(jìn)行判斷,并檢測(cè)此時(shí)車(chē)刀的移動(dòng)速度和方向,以此通過(guò)判別。當(dāng)判別到刀具與工件距離在警戒范圍內(nèi),且刀具快速移動(dòng)朝向工件時(shí),就認(rèn)為要發(fā)生撞刀事故。此時(shí),控制系統(tǒng)發(fā)生動(dòng)作,并實(shí)現(xiàn)電機(jī)制動(dòng)。信號(hào)檢測(cè)方法如下。
1.1 用接近開(kāi)關(guān)對(duì)刀具與工件的位置關(guān)系進(jìn)行判斷由電磁場(chǎng)理論可知,在受到時(shí)變磁場(chǎng)作用的任何導(dǎo)體中,都會(huì)產(chǎn)生電渦流。據(jù)此原理可自制金屬傳感器電路。在圖1中,電路由振蕩電路、比較電路和整形電路三部分組成。將車(chē)刀套入傳感器線圈中,檢測(cè)電路接通電源后,線圈振蕩產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng),金屬工件在此磁場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生渦流而吸取了振蕩器的能量,使振蕩器輸出幅度線性衰減,衰減量的變化正比于金屬工件和車(chē)刀的距離。振蕩電路的輸出幅值經(jīng)過(guò)比較器進(jìn)行比較,比較后的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)整形電路整形,可直接輸入控制電路進(jìn)行檢測(cè)狀態(tài)的判別。電渦流式傳感器的靈敏度和線性范圍與線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度和分布狀況有關(guān)。接近開(kāi)關(guān)的警戒距離可以通過(guò)調(diào)整傳感器線圈的尺寸、形狀及圖1中R1的電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。
圖1接近開(kāi)關(guān)電路原理圖
1.2 用HC對(duì)車(chē)刀運(yùn)動(dòng)方向信號(hào)及速度信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)檢測(cè)車(chē)刀運(yùn)動(dòng)方向信號(hào)只要檢測(cè)步進(jìn)電機(jī)方向信號(hào)的高低電平即可。
而速度信號(hào)的檢測(cè),首先是采集驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的脈沖信號(hào),并在1個(gè)時(shí)基內(nèi)采用PLC的高速脈沖計(jì)數(shù)器對(duì)該脈沖信號(hào)進(jìn)行記數(shù),將所記數(shù)與寄存器設(shè)定值比較,當(dāng)1個(gè)時(shí)基內(nèi)所記數(shù)大于設(shè)定值時(shí),就可輸出開(kāi)關(guān)量。
2 防撞刀系統(tǒng)控制方案控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以利用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)。PLC是一種成熟的工業(yè)控制產(chǎn)品,內(nèi)部有良好的光電隔離裝置,抗*力強(qiáng),可靠性高,靈活性好,其接線與參數(shù)修改方便,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)不同的實(shí)際情況可以及時(shí)地作出調(diào)整。
PLC控制系統(tǒng)選用FXlN-24M,其參數(shù)與性能為:14個(gè)輸入點(diǎn),其中X0~X5這6個(gè)端子為高速輸入端子,10個(gè)輸出點(diǎn)。單步步速0.55μs~0.7μs,應(yīng)用指令數(shù)~數(shù)步速約為100 bts,繼電器輸出。根據(jù)控制要求,設(shè)計(jì)PLC的控制流程如圖2所示。
圖2 PLC控制流程圖
PLC控制的梯形圖如圖3。接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)信號(hào)由X10輸入,X軸、y軸方向信號(hào)的高低電平分別由X11、X12端口輸入。若X11、X10均處于高電平時(shí),認(rèn)為工件處于接近開(kāi)關(guān)警戒距離,且車(chē)刀向工件方向運(yùn)動(dòng),此時(shí)執(zhí)行SPD指令,檢測(cè)車(chē)床X軸速度。數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號(hào)由PLC的X0端子輸入,并在1個(gè)時(shí)基內(nèi)記數(shù)為DO,隨后執(zhí)行CMP比較指令,當(dāng)DO大于設(shè)定的比較常數(shù)值K=3時(shí),系統(tǒng)判別車(chē)刀速度為快速移動(dòng),數(shù)控車(chē)床處于要撞刀狀態(tài),輸出M0高電平信號(hào),并轉(zhuǎn)跳到P20,從而Y1輸出高電平。若DO小于設(shè)定的比較常數(shù)值K=3,則說(shuō)明X軸方向處于正常狀態(tài),程序繼續(xù)往下運(yùn)行。圖3 PLC編程梯形圖
若X12、X10均處于高電平,同樣執(zhí)行SPD指令,車(chē)床Z軸相應(yīng)的脈沖信號(hào)由PLC的X2端子輸入,并在1個(gè)時(shí)基內(nèi)記數(shù)為D3,隨后執(zhí)行CMP比較指令,當(dāng)D3大于設(shè)定的比較常數(shù)值K=3時(shí),同樣輸出M3高電平信號(hào),從而Y1輸出高電平。若D3小于設(shè)定的比較常數(shù)值K=3,則說(shuō)明Z軸方向處于正常狀態(tài),程序結(jié)束,進(jìn)入下一個(gè)檢測(cè)周期。Y1接通后進(jìn)一步使繼電器(帶自鎖功能)的線圈接通,從而切斷X軸、y軸步進(jìn)電機(jī)的脈沖控制信號(hào)。當(dāng)脈沖信號(hào)輸入被切斷時(shí),X軸、y軸步進(jìn)電機(jī)自動(dòng)進(jìn)入鎖相狀態(tài),約1 s后進(jìn)入半流鎖相。Y2用于報(bào)警輸出。
程序設(shè)計(jì)的一些說(shuō)明。1)關(guān)于高速輸入端子。對(duì)于選用的FXlN-24M來(lái)說(shuō),不同輸入端子的輸入頻率上限是不同的:低的,如X4、X5只有7kE引。如對(duì)GSK928TA數(shù)控車(chē)來(lái)說(shuō),刀架快速移動(dòng)的速度設(shè)置為3 000mm/min時(shí),此時(shí)其對(duì)應(yīng)的數(shù)控系統(tǒng)的輸出頻率為5 333 Hz,并不超過(guò)PLC的X4、X5端口的頻率上限7 kHz。若數(shù)控系統(tǒng)的CPU指令發(fā)出的脈沖信號(hào)頻率超過(guò)PLC的X4、X5端口的頻率7k,其后果只會(huì)導(dǎo)致脈沖信號(hào)丟失漏記,不會(huì)影響到PLC對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速或刀具移動(dòng)速度是否為“快速”的判斷。
2)關(guān)于CMP指令中比較常數(shù)K值的設(shè)定問(wèn)題。對(duì)于GSK928TA的Z軸,數(shù)控車(chē)Z軸的脈沖當(dāng)量為0.01 mm,當(dāng)快速進(jìn)給的速度為1 000mm/mim時(shí),即要求在1 min的時(shí)間內(nèi)發(fā)出1×105個(gè)脈沖,即脈沖頻率應(yīng)為1 777.7 Hz,這樣在5 ms內(nèi)可檢測(cè)的脈沖個(gè)數(shù)約為9個(gè)。由于切削進(jìn)給速度一般在150 mm/min以下,此時(shí)在時(shí)基常數(shù)K設(shè)定為5 ms的時(shí)基內(nèi)可檢測(cè)的脈沖個(gè)數(shù)多只有2個(gè)。考慮留有一定的安全裕度,在這里設(shè)定比較常數(shù)K值為3,實(shí)際過(guò)程中可根據(jù)實(shí)際隨時(shí)通過(guò)修改程序進(jìn)行調(diào)整。
X軸基于與Z軸類似的分析,同樣設(shè)定比較常數(shù)K值為3。
程序在系統(tǒng)控制試驗(yàn)中運(yùn)行正確。
接近開(kāi)關(guān)警戒距離的設(shè)計(jì)當(dāng)控制系統(tǒng)判別要出現(xiàn)撞刀事故時(shí),此時(shí)電機(jī)應(yīng)進(jìn)行緊急制動(dòng)。為防止撞刀,顯然應(yīng)要求系統(tǒng)總的制動(dòng)距離小于警戒距離。接近開(kāi)關(guān)警戒距離主要根據(jù)系統(tǒng)總的制動(dòng)距離來(lái)進(jìn)行設(shè)定。
系統(tǒng)總的制動(dòng)距離A由2個(gè)因素決定:一是控制系統(tǒng)的響應(yīng)延時(shí);二是克服執(zhí)行機(jī)構(gòu)慣性所必須的制動(dòng)距離。響應(yīng)延時(shí)的大小與具體的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)息息相關(guān),而制動(dòng)距離除與慣性大小有關(guān)外,還與其制動(dòng)力矩有很大的關(guān)系。下面對(duì)此做出進(jìn)一步的分析。
3.1.2 功放電路中鎖相延時(shí)td2
在功放電路中,各個(gè)晶體管的開(kāi)通時(shí)間一般在1tds以下,光耦PC上升速度響應(yīng)時(shí)間約為幾十微秒,若采用高速光耦則只需幾微秒。因此功放電路中鎖相延時(shí)主要是鎖相電流的上升時(shí)間,對(duì)于步迸電機(jī)繞組,鎖相電流的上升時(shí)間t可由公式(1)計(jì)算:
式中:i為電機(jī)鎖相電流,億為繞組驅(qū)動(dòng)電壓,Rα為繞組電阻和限流電阻之和,L為繞組電感。對(duì)于GSK928TA的Z軸電機(jī),采用DF3A系列驅(qū)動(dòng)器,其Vα=310 V,R。為3.5 Q,由此可計(jì)算得t為0.486 ms。據(jù)此估算屯:約為0.5 ms。
3.2 步進(jìn)電機(jī)制動(dòng)距離分析
步進(jìn)電機(jī)制動(dòng)距離與具體電機(jī)種類、型號(hào)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)慣量等有關(guān),下面以GSK928TA數(shù)控車(chē)系統(tǒng)的三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例分析其制動(dòng)問(wèn)題。
對(duì)于步進(jìn)電機(jī),當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)1相繞組時(shí)存入電動(dòng)機(jī)中的磁能為