新型數(shù)控沖床母線槽機電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)研究

何 晶

（遼寧機電職業(yè)技術學院，丹東 118009）

0 引言

我國的母線槽的生產(chǎn)所用的數(shù)控沖床現(xiàn)在依舊不能自給，但是對于母線槽的需求卻與日俱增，因此設計出新型數(shù)控沖床母線槽機電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)，用來提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，實現(xiàn)母線槽生產(chǎn)的自動化具有十分重要的意義。遼寧機電設計的母線槽主要是由蓋板、側板和中間銅板構成，其中蓋板是產(chǎn)品中最重要的東西，也是其中最難加工的部分如圖1所示。

1 系統(tǒng)軟硬件設計方案

一個系統(tǒng)的使用效果如何，離不開它的硬件和軟件設計，兩者的好壞，直接影響到整體使用效果。本方案在硬件的挑選上兼顧軟件設計的前提，同時，在硬件基礎上設計了符合控制要求的軟件。

1.1 控制系統(tǒng)的硬件結構

圖1 母線槽蓋板結構示意圖

近年來，開放式數(shù)控系統(tǒng)應被世界各國采用，它的優(yōu)點是不依賴于特定的軟硬件平臺的數(shù)控系統(tǒng)，在通用性、兼容性、可擴展性和可移植性各個方面都有顯著的優(yōu)勢，因此它能很好的處理好數(shù)控沖床和型材的輸送系統(tǒng)的接口的信息輸送，使得材料能及時自動的輸送。在本設計中，采用了“PC+PLC+DMC5400運動控制卡”的結構，利用運動控制卡和PLC一起完成數(shù)控系統(tǒng)的實時任務。整個系統(tǒng)的組織框架如圖2所示。

圖2 控制系統(tǒng)硬件結構框架圖

從圖2中我們可以看出，整個系統(tǒng)是由數(shù)控沖床系統(tǒng)和型材輸送系統(tǒng)組成的，數(shù)控沖床系統(tǒng)又是由DMC5400運動控制卡和PLC兩部分組成，分別控制主軸的定位和各個輸入和輸出單元。型材輸送系統(tǒng)也是采用PLC進行典型的順序控制的。

1.2 系統(tǒng)主要硬件的選用

1.2.1 DMC5400運動控制卡

DMC5400運動控制卡在數(shù)控沖床中的使用運行效果相當?shù)睦硐??？刂瓶ㄊ且环N安裝在PC機中的板卡，作為PC機的下位控制單元，它在專機系統(tǒng)的開發(fā)中，是具有很大的靈活性和開放性的，用戶可以再很短的時間內(nèi)開發(fā)出強大的運動控制系統(tǒng)。DMC5400是一款能同時控制四軸步進或伺服電機的運動控制卡，對于位置的測量十分的準確和方便。

1.2.2 三菱FX2N PLC

Programmable Logic Controller簡稱 PLC，是可編程控制器，它是專為工業(yè)環(huán)境的應用而設計的只用數(shù)字運算電子操作系統(tǒng)，其內(nèi)部可以存儲執(zhí)行邏輯運算，順序控制、定時等多項功能，控制各種類型的機械的生產(chǎn)過程，它具有以下五個特點：1）可靠性高、抗干擾性強；2）編程簡單、易學、使用方便；3）功能完善、通用性強；4）設計安裝簡單、維護方便；5）采用模塊化結構、接口模塊豐富。正是因為PLC具有上面的優(yōu)勢，因此在工業(yè)自動化的領域被廣泛的應用，應成為數(shù)控系統(tǒng)的關鍵部件之一。三菱FX2N系列PLC是三菱可編程控制器小型系列中最先進的PLC，它的強大功能為工廠自動化的運用提供最大的靈活性和控制能力，因此成為了本系統(tǒng)的硬件的首選。

1.2.3 工控機及觸摸屏

工控機和普通的電腦是有很大的區(qū)別的，是一種加固加強的計算機，因為工廠的工作是持續(xù)性的，經(jīng)常工作幾個月的時間，也無法停下來，而且現(xiàn)場作業(yè)往往會有很多的灰塵，震動也很強烈，還常有很強的電磁干擾，因為存在時上述原因，對于工控機的要求比起普通的計算機來說高得多。

2 軟件系統(tǒng)的總體設計

2.1 操作系統(tǒng)選擇

開放式數(shù)控系統(tǒng)的操作平臺，是指的數(shù)控軟件的開發(fā)平臺和運行環(huán)境，操作系統(tǒng)平臺的好壞，直接影響到了軟件開發(fā)和數(shù)控系統(tǒng)的性能和應用范圍，在網(wǎng)絡信息發(fā)展的今天，開放式數(shù)控系統(tǒng)應可以和其它的系統(tǒng)應用一起操作，有統(tǒng)一風格的用戶界面，現(xiàn)在人們常用的開放式數(shù)控系統(tǒng)的操作系統(tǒng)有DOS操作系統(tǒng)、實時Linux系統(tǒng)和Windows系列操作系統(tǒng)。

2.2 開發(fā)工具的選用

本系統(tǒng)的控制軟件選用的軟件開發(fā)工具是在WindowsⅫ平臺下以KingvieW(組態(tài)王) 6.5軟件，它的運行環(huán)境是Windows98第二版/2000/NT4.0/XP中文平臺，可以在同時多任務的情況下，還是可以穩(wěn)定運行。組態(tài)王一直是國內(nèi)比較先進的工控組態(tài)軟件之一，它具備很多的優(yōu)點：1）軟件可以同時運行多個任務；2）能支持眾多的數(shù)據(jù)采集和輸出設備，可以節(jié)省出很多開發(fā)的時間，具有有著很強的通訊能力和良好的開放性的；3）擁有功能強大的實時數(shù)據(jù)庫；4）網(wǎng)絡功能也非常的強大，可以讓客戶實行實時遠程監(jiān)控；5）有多方的冗余功能，即使出現(xiàn)故障，數(shù)據(jù)的丟失也可以最大限度的減少，對于維護系統(tǒng)，提供了方便；6）編程語言開發(fā)周期短；7）開發(fā)的系統(tǒng)具有開放性和靈活性的特點，支持OPC標準；8）具有比較大的畫面組態(tài)的功能，能比較好對現(xiàn)場進行模擬。使用組態(tài)王軟件進行開發(fā)，能使系統(tǒng)在運用中能滿足實際應用需要。

2.3 控制系統(tǒng)軟件結構

母線槽生產(chǎn)控制系統(tǒng)選用的是多任務處理軟件，這個軟件可以根據(jù)生產(chǎn)的需求，將控制系統(tǒng)軟件進行很好的劃分，形成是個模塊，他們是數(shù)控加工控制模塊、型材輸送模塊、信息管理模塊和故障診斷模塊，這些模塊也可以再進行分割和擴展，在每一個大的模塊下面，可以分割出功能更加細化的模塊，是的各種功能進一步完善。在控制系統(tǒng)的開發(fā)中，一般都必須遵循這樣一個原則：必須先在基本的基礎上才能進行擴展，先運轉才能進行調試、完善如圖3所示。

3 新型數(shù)控沖床母線槽機電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)的實現(xiàn)

整個數(shù)控控制系統(tǒng)的核心部分是在沖床數(shù)控加工功能上，系統(tǒng)的其它的功能的設定，都是為它服務的，機床的加工控制模式有自動和手動兩種，都是通過控制面板和觸摸屏兩種控制方式來實現(xiàn)的。母線槽的加工，一般情況下是使用沖床數(shù)控加工的制動控制模式的。

圖3 控制系統(tǒng)軟件結構框架圖

沖床數(shù)控系統(tǒng)的總體設計中，必須考慮到實時性的因素。PLC本身具有實時性強、容易編程的特點，運動卡則有控制卡主軸極度高、控制起來方便的特點，但是在兩者相結合的時候，是需要考慮到它們結合后的實時性的問題的。當數(shù)控沖床在手動的模式下進行作業(yè)的時候，對于精度的要求是不高的，也容易控制。但是當把控制卡作為PLC的一個控制對象的時候，系統(tǒng)的控制的安全性能會大大的提高，但是對于他們的實時性要求也比較高，在兩者結合后，必須達到主軸工作的時候，各個工位是不再動作的。

4 結束語

現(xiàn)代的高層建筑以及大型的車間都對于的電能的需求很大，但是面對如此龐大的負荷所需要的成百上千安培的強大電流就必須選擇安全的、可靠的傳導設備。母線槽系統(tǒng)就是一個高效輸送電流的配電裝置，它適應了愈來愈高的建筑物以及規(guī)模巨大的工廠經(jīng)濟合理配線的需要，所以生產(chǎn)母線槽的專用數(shù)控沖床的需求也越來越大。但是我國像這樣的專用數(shù)控沖床比較稀少，大部分是國產(chǎn)的普通沖床或者是經(jīng)過改造的簡陋的數(shù)控沖床，設備的精度低、速度緩慢，不能滿足市場的需要，如果進口，那樣會增加企業(yè)的生產(chǎn)成本，給企業(yè)帶來沉重的負擔。新型數(shù)控沖床母線槽機電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)就完美的解決了這一難題，實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化，有利于生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益的提升。

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