法利萊等離子數(shù)控系統(tǒng)介紹

      數(shù)控等離子切割技術(shù)是現(xiàn)代金屬切割技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)之一。本文以數(shù)控等離子切割機(jī)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)作為研究背景，從伺服控制系統(tǒng)、PLC程序部分以及等離子電源三個(gè)主要組成部分來(lái)介紹法利萊等離子切割機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)。

     法利萊等離子切割機(jī)大部分產(chǎn)品都是選用西門子伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)SIMODRIVE 611Ue。在軟件上，使用Siomcom U進(jìn)行配置，調(diào)試。利用Lex和Yacc這兩個(gè)編譯工具的編譯原理和編譯規(guī)則，并使用該工具生成的解釋器和編譯器編譯出等離子切割機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的PLC程序。

     加工速度和加工精度是衡量CNC系統(tǒng)性能的主要指標(biāo)。隨著現(xiàn)代微電子技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)今先進(jìn)的CNC系統(tǒng)都已經(jīng)完成了從16位微處理器向32位微處理器的過(guò)渡過(guò)程，大大提高了CNC的數(shù)據(jù)處理能力和程序執(zhí)行速度。某些系統(tǒng)，還采用了64位精簡(jiǎn)指令集微處理器(RISC)。不少系統(tǒng)通過(guò)配置多微處理器實(shí)現(xiàn)分散處理，采用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)進(jìn)行并行處理等措施，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理速度。此外，一些高性能數(shù)控系統(tǒng)還推出了新的插補(bǔ)功能，如樣條曲線、NURBS曲線插補(bǔ)功能，簡(jiǎn)化了編程，提高了曲線、曲面的加工精度。同時(shí)，一些新的實(shí)時(shí)誤差補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步提高了數(shù)控系統(tǒng)的加工控制精度。

     數(shù)控等離子切割機(jī)數(shù)控等離子切割系統(tǒng)由數(shù)控裝置(CNC)、伺服系統(tǒng)、輔助控制裝置和等離子電源組成的。

     一．?dāng)?shù)控裝置(CNC)

     數(shù)控系統(tǒng)是機(jī)床實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工的核心，是整個(gè)數(shù)控機(jī)床的靈魂所在。主要由輸入裝置、監(jiān)視器、主控制系統(tǒng)、可編程控制器、各類輸入／輸出接口等組成。主控制系統(tǒng)主要由CPU、存儲(chǔ)器、控制器等組成。數(shù)控系統(tǒng)的主要控制對(duì)象是位置、角度、速度等機(jī)械量，以及溫度、壓力、流量等物理量．其控制方式又可分為數(shù)據(jù)運(yùn)算處理控制和時(shí)序邏輯控制兩大類。其中主控制器內(nèi)的插補(bǔ)模塊就是根據(jù)所讀入的零件程序，通過(guò)譯碼、編譯等處理后，進(jìn)行相應(yīng)的刀具軌跡插補(bǔ)運(yùn)算，并通過(guò)與各坐標(biāo)伺服系統(tǒng)的位置、速度反饋信號(hào)的比較，從而控制機(jī)床各坐標(biāo)軸的位移。而時(shí)序邏輯控制通常由可編程控制器PLC來(lái)完成，它根據(jù)機(jī)床加工過(guò)程中各個(gè)動(dòng)作要求進(jìn)行協(xié)調(diào)，按各檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行邏輯判別，從而控制機(jī)床各個(gè)部件有條不紊地按順序工作。

     二．伺服系統(tǒng)

     伺服系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床本體之間的電傳動(dòng)聯(lián)系環(huán)節(jié)。主要由伺服電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)和位置檢測(cè)與反饋裝置等組成。伺服電動(dòng)機(jī)是系統(tǒng)的執(zhí)行元件，驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)則是伺服電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力源。數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令信號(hào)與位置反饋信號(hào)比較后作為位移指令，再經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功率放大后，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)裝置帶動(dòng)等離子電源架運(yùn)動(dòng)。法利等離子切割系統(tǒng)的伺服控制系統(tǒng)采用西門子控制系統(tǒng)，在伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)有著成熟的控制經(jīng)驗(yàn)。

     三．輔助控制裝置

     輔助控制裝置的主要作用是接收數(shù)控裝置輸出的開關(guān)量指令信號(hào)，經(jīng)過(guò)編譯、邏輯判別和運(yùn)動(dòng)，再經(jīng)功率放大后驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電器，帶動(dòng)機(jī)床的機(jī)械、液壓、氣動(dòng)等輔助裝置完成指令規(guī)定的開關(guān)量動(dòng)作。由于可編程邏輯控制器(PLC)具有響應(yīng)快，性能可靠，易于使用、編程和修改程序并可直接啟動(dòng)機(jī)床開關(guān)等特點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛用作數(shù)控機(jī)床的輔助控制裝置。

     四．等離子電源

     等離子電源相當(dāng)于是數(shù)控機(jī)床中切割的刀具，它以壓縮空氣為工作氣體，以高溫高速的等離子弧為熱源、將被切割的金屬局部熔化、并同時(shí)用高速氣流將已熔化的金屬吹走、形成狹窄的割縫，從而達(dá)到切割的目的。

     法利萊等離子切割機(jī)數(shù)控系統(tǒng)主要由以上四個(gè)部分組成，即：