KMCNC38D2R4AM型電動式彎管機(jī)計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計1

1、 本科畢業(yè)設(shè)計論文題目：km-cnc38d2r4am型電動式彎管機(jī)計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計學(xué) 院： 機(jī) 械 工 程 學(xué) 院 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動化 班 級： 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師： 提交日期： km-cnc38d2r4am型電動式彎管機(jī)計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計摘 要隨著現(xiàn)代制造工業(yè)的發(fā)展, 對彎管機(jī)使用性能的要求也越來越高, 要求在適應(yīng)性、效率和精度上有更大的突破, 特別是船舶、汽車、交通能源、航天航空、軍工等行業(yè), 需要高精度的自動化彎管機(jī)。本文介紹了一種基于pc的cnc型彎管機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，以工業(yè)控制計算機(jī)、運動控制卡等為平臺，結(jié)合交流伺服控制、傳感檢測、軟件仿真等多項技術(shù)，實現(xiàn)了機(jī)械、電子

2、、軟件的一體化，提高了管件彎曲加工精度和生產(chǎn)效率。本課題所研究的km-cnc38d2r4am型電動式彎管機(jī)完成了4軸（全伺服）、雙層模的基于pc的彎管機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計。同時，操控界面上還應(yīng)用了觸摸顯示器，方便人機(jī)交互。關(guān)鍵詞：數(shù)控彎管機(jī)，工業(yè)pc，運動控制卡，雙模km - cnc38d2r4am over-bed type bender, the computer numerical control system designstudent: tu chenhang advisor: zhao zhangfengcollege of mechanical engineering zhejian

3、g university of technologyabstractalong with the development of modern manufacturing industry to pipe bender, the use of performance requirements, demanding more and more is also high accuracy and efficiency in adaptability, more big breakthrough, especially the ship, automobile, transportation ener

4、gy, aerospace, military, etc, need precision automation pipe bender.this paper introduces a kind of type based on pc cnc pipe bender, nc system in industrial control computer, movement control cards as platform, combined with ac servo control, sensor, software simulation and so on many technology to

5、 realize the machine, electronics, software integration, improve the pipe bending machining accuracy and efficiency. this topic research cnc38d2r4am techno-centric km - bender, completed the over-bed type four shaft (whole servo), double mode based on pcs bender, nc system design. meanwhile, control

6、 interface still applied a touch display, convenient human-computer interaction.keywords: cnc pipe bender, industrial pc, movement control cards, double module目 錄摘 要iabstractii第一章 緒論11.1 課題背景及目的11.2 數(shù)控彎管機(jī)的特點11.3 數(shù)控彎管機(jī)的發(fā)展概況21.3.1 國外數(shù)控彎管機(jī)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢21.3.2 國內(nèi)數(shù)控彎管機(jī)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢21.4 本課題的研究任務(wù)2第二章 數(shù)控系統(tǒng)整體設(shè)計方案42

7、.1 數(shù)控彎管機(jī)的工作原理42.2 彎管機(jī)生產(chǎn)工藝流程42.3 彎管機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)52.3.1 機(jī)械部分62.3.1 液壓部分62.4 彎管機(jī)自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)62.4.1 常用的自動控制系統(tǒng)62.4.2 本課題數(shù)控彎管機(jī)的控制系統(tǒng)7第三章 數(shù)控系統(tǒng)硬件部分設(shè)計93.1 數(shù)控彎管機(jī)控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)93.2 工業(yè)pc，運動控制卡，伺服電機(jī)的選型93.2.1 工業(yè)pc的選擇93.2.2 運動控制卡的選擇103.2.3 伺服電機(jī)的選擇113.3 硬件電路設(shè)計143.3.1 主控電路設(shè)計143.3.2 輸入輸出電路的介紹和設(shè)計183.3.3 編碼器電路的設(shè)計213.3.4 伺服驅(qū)動機(jī)構(gòu)電路的設(shè)計223.

8、3.5 溢流閥電路的設(shè)計25第四章 數(shù)控系統(tǒng)軟件部分設(shè)計264.1 數(shù)控系統(tǒng)軟件設(shè)計要求264.2 編程語言274.3 系統(tǒng)子程序設(shè)計27第五章 總結(jié)與展望325.1 全文小結(jié)325.2 展望32參考文獻(xiàn)34第一章 緒論1.1 課題背景及目的彎管機(jī)是實現(xiàn)管材彎曲成形的主要設(shè)備, 廣泛應(yīng)用于汽車、摩托車、化工、家具、航空航天和軍工等行業(yè), 而且隨著現(xiàn)代制造工業(yè)的發(fā)展, 對彎管機(jī)使用性能的要求也越來越高, 要求在適應(yīng)性、效率和精度上有更大的突破, 特別是船舶、汽車、交通能源、航天航空、軍工等行業(yè), 需要高精度的自動化彎管機(jī)。1目前, 常用的管材彎曲成形方法有繞彎、推彎、滾彎和壓彎等, 其中繞彎容易

9、實現(xiàn)自動化, 因此目前彎管機(jī)多以繞彎為主。2但是, 由于繞彎需要將鋼管纏繞在輪模上加工成形, 而輪模的半徑是受到限制的, 因此, 在加工大曲率的管件時繞彎顯得無能為力, 而需要使用滾彎的方式。為了增加彎管機(jī)的柔性, 必須將繞彎和滾彎集成到彎管機(jī)上, 以實現(xiàn)從小曲率和大曲率管件的加工。隨著數(shù)控技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展, 管件成形也從手工、半自動方式發(fā)展到數(shù)控全自動加工方式, 并且, 基于pc的開放式的數(shù)控系統(tǒng)也逐步替代了傳統(tǒng)的專用的plc數(shù)控系統(tǒng)。從實現(xiàn)結(jié)構(gòu)上來看, 基于pc的開放式數(shù)控系統(tǒng)大致分為4種結(jié)構(gòu)形式: pc連接nc型, pc嵌入nc型, nc嵌入pc型和全軟件型。3其中, 在工業(yè)pc內(nèi)

10、嵌入工業(yè)運動控制卡和工業(yè)i/o(輸入/輸出)卡, 構(gòu)成nc嵌入pc型數(shù)控系統(tǒng), 可以充分利用pc機(jī)的軟件資源, 同時, 運動控制卡采用硬件實現(xiàn)插補(bǔ)等運算, 不占用pc機(jī)硬件資料, 可實現(xiàn)多軸(多坐標(biāo))、高精度和高速度的機(jī)械加工,具有模塊化、開放和編程靈活等優(yōu)點, 是基于pc的數(shù)控系統(tǒng)主流方式。4數(shù)控彎管機(jī)彎管效率高，管件質(zhì)量穩(wěn)定，可迅速提高車間的生產(chǎn)效率。特別適合大批量多種類管件生產(chǎn)。5,61.2 數(shù)控彎管機(jī)的特點傳統(tǒng)彎管過程:導(dǎo)管的傳統(tǒng)彎曲是依據(jù)二維產(chǎn)品圖樣，采用裝砂填料熱彎、裝砂填料手工冷彎、普通機(jī)彎以及鋼管充液壓彎等方法進(jìn)行的。傳統(tǒng)彎管完全憑借操作者的經(jīng)驗和技術(shù)熟練程度來控制產(chǎn)品質(zhì)量。因

11、此，管形差異較大，校正量大，大管徑導(dǎo)管彎曲質(zhì)量尤其難以保證，往往產(chǎn)生圓度超差、內(nèi)半徑處起皺、管腔內(nèi)的填充物清除不干凈等問題。數(shù)控彎管過程:數(shù)控彎管過程是先向機(jī)床內(nèi)置計算機(jī)輸入導(dǎo)管的成形數(shù)據(jù)，然后放置管坯，由機(jī)床自動控制彎曲成形。為此，首先需制出導(dǎo)管實樣，通過對實樣測量得出原始管形數(shù)據(jù)，再把數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)控彎管機(jī)的pc機(jī)中，然后修正管形數(shù)據(jù)，使彎制的導(dǎo)管與實樣一致。7數(shù)控彎管機(jī)是基于矢量彎管原理，按程序通過數(shù)字控制系統(tǒng)來彎曲任意空間立體管件的現(xiàn)代重要的先進(jìn)彎曲加工設(shè)備，目前市場上主要是基于專用數(shù)控、plc+觸摸屏的彎管機(jī)數(shù)控系統(tǒng)?；趐c的cnc型彎管機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，以工業(yè)控制計算機(jī)、運動控制卡等為平

12、臺，結(jié)合交流伺服控制、傳感檢測、軟件仿真等多項技術(shù)，實現(xiàn)了機(jī)械、電子、軟件的一體化，提高了管件彎曲加工精度和生產(chǎn)效率。電動彎管機(jī)比其他的( 如: 機(jī)械式、液壓式) 彎管技術(shù), 靈活方便, 便于自動化控制, 彎管效果好。在許多現(xiàn)場施工與搶修( 如: 石油化工、礦山、船舶、建筑施工、電力施工等) 以及標(biāo)準(zhǔn)件制造, 都有廣泛應(yīng)用。81.3 數(shù)控彎管機(jī)的發(fā)展概況1.3.1 國外數(shù)控彎管機(jī)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢三維數(shù)控彎管（即空間彎曲管件）的發(fā)展與計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)，早在20世紀(jì)70年代，時值世界各國矢量彎管技術(shù)剛剛起步，美國伊頓-列昂納德（eaton-leonard）公司就已研制生產(chǎn)了計算機(jī)數(shù)控（

13、cnc）彎管設(shè)備，這套設(shè)備包含一臺管型測量機(jī)和一臺彎管機(jī)，這套設(shè)備集數(shù)據(jù)測量、管型數(shù)據(jù)計算和數(shù)控彎管多項新技術(shù)于一身，首創(chuàng)計算機(jī)編程彎管之先河，大大提高了當(dāng)時的彎管水平。20世紀(jì)80年代，日本千代田工業(yè)株式會社在美國伊頓-列昂納德（eaton-leonard）公司的研究成果上，成功研制了新型管型測量機(jī)和兩種系列十多種型號的數(shù)控彎管機(jī)，其功能更強(qiáng)大，數(shù)據(jù)精度更高，很快便以嶄新的技術(shù)面貌計入國際市場。目前國外彎管機(jī)主要生產(chǎn)廠家：英國addsion公司、意大利blm集團(tuán)、日本大洋株式會社、瑞典herber公司和美國伊頓公司等，主要生產(chǎn)數(shù)控彎管機(jī)，且數(shù)控系統(tǒng)均是自己公司開發(fā)配套產(chǎn)品，價格均在200萬左

14、右。91.3.2 國內(nèi)數(shù)控彎管機(jī)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢我國的矢量彎管技術(shù)研究起步較晚，但發(fā)展很快，早在1970年武昌造船廠就研制成功一臺數(shù)控彎管機(jī)，這是國內(nèi)自主研制成功的第一臺數(shù)控彎管機(jī)。1973年武昌造船廠又成功研制了skwg-2型數(shù)控彎管機(jī)。此后上海造船工藝研究所泰州海光機(jī)械廠等多家國內(nèi)企業(yè)也陸續(xù)研制推出了數(shù)控彎管機(jī)。在80年代中期中國航空精密機(jī)械研究所研制成功了dgc-1型五坐標(biāo)導(dǎo)管測量機(jī)，其測量精度技術(shù)指標(biāo)已達(dá)到美國伊頓-列昂納德（eaton-leonard）公司所產(chǎn)的管型測量機(jī)的水平，它的研制成功是國內(nèi)數(shù)控彎管技術(shù)的一個突破，填補(bǔ)了國內(nèi)導(dǎo)管測量技術(shù)的空白。1993年由長治鍛壓機(jī)廠和英國

15、addison機(jī)床有限公司合作生產(chǎn)的db275cnc彎管機(jī)，通過了機(jī)電部組織的技術(shù)鑒定。這種新型彎管機(jī)是世界上最大、自動化程度最高的一種冷變?nèi)S全功能數(shù)控彎管機(jī)。目前在國內(nèi)主要的彎管機(jī)廠家：長治鍛壓機(jī)廠、江陰機(jī)械廠、上海常青機(jī)械廠、上海嘉定彎管機(jī)廠、中山市科力高自動儀器設(shè)備有限公司等，大多為液壓半自動彎管機(jī)，數(shù)控彎管機(jī)的品種批量較少，很多產(chǎn)品數(shù)控均是在工業(yè)pc基礎(chǔ)上自主開發(fā)或者主要是國外非主流品牌數(shù)控系統(tǒng)，針對性強(qiáng)，通用性差，價格約在80100萬之間。9目前市場上主要是基于專用數(shù)控、plc+觸摸屏的彎管機(jī)數(shù)控系統(tǒng)。本文基于pc的cnc型彎管機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，以工業(yè)控制計算機(jī)、運動控制卡等為平臺，結(jié)合

16、交流伺服控制、傳感檢測、軟件仿真等多項技術(shù)。1.4 本課題的研究任務(wù)要求在熟悉彎管工藝、彎管設(shè)備的基礎(chǔ)上，設(shè)計完成4軸（全伺服）、雙層模的基于pc的彎管機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，實現(xiàn)彎管工藝中的多種運動控制。1.控制系統(tǒng)的組成:有4個控制軸組成，分別是管材送進(jìn)（運送軸y軸），彎曲平面回轉(zhuǎn)（旋轉(zhuǎn)軸b軸），管材彎曲（彎曲軸c軸）和換模控制(調(diào)整軸x軸)。每個軸各由一臺伺服電機(jī)控制。2數(shù)控雙模彎管機(jī)：常規(guī)的拉拔式彎管機(jī)，即只要被彎曲管件所有的彎曲半徑一樣，不管彎曲角度多少（一般不大于180)，無論幾個彎，就能彎多彎頭管，但其彎曲半徑只能是一個。也即常規(guī)的一管一模彎管機(jī)的特點是管子在彎管過程不能更換模具。然而隨著科

17、學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在在同一根管件上具有不同半徑的多彎頭管越來越多。對一根管子來講，為適應(yīng)一根管子上有多個彎曲半徑的生產(chǎn)現(xiàn)狀，有一種方法是在彎管機(jī)上帶有換模機(jī)構(gòu)，從而達(dá)到在一根管子上允許彎不同的彎曲半徑的目的。要完全彎好一根管件，從常規(guī)拉拔式彎管工藝講，可分為3個主要基本動作，即直線送進(jìn)、空間轉(zhuǎn)角、彎曲，以及一些其他彎管輔助動作，如夾緊，壓料和松開等。雙模彎管機(jī)和常規(guī)的一管一模彎管機(jī)相比，由于彎曲半徑發(fā)生了變化，則使新的管模槽與工件中心線不在一條直線上，則需要重新進(jìn)行調(diào)整中心，并且還必須考慮到彎曲半徑變換時的機(jī)械干涉問題，也即多彎頭彎管機(jī)中控制系統(tǒng)比其他彎管機(jī)增多了一些功能。所以它和常規(guī)拉撥式彎管

18、機(jī)相比難度和復(fù)雜度更大。103.基于pc的控制系統(tǒng)：基于pc的控制系統(tǒng)由工業(yè)控制計算機(jī)（也可以是普通計算機(jī)）和工業(yè)過程接口兩大部分組成，包括硬件和軟件?；趐c的控制系統(tǒng)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的使用較為廣泛。它是一種開放式、通用性較強(qiáng)的控制系統(tǒng)，通常應(yīng)用于規(guī)模復(fù)雜、計算量大且較困難、實時性要求高的環(huán)境中。第二章 數(shù)控系統(tǒng)整體設(shè)計方案2.1 數(shù)控彎管機(jī)的工作原理數(shù)控彎管機(jī)是基于矢量彎管原理，按程序通過數(shù)字控制系統(tǒng)來彎曲任意空間立體管件的現(xiàn)代重要的先進(jìn)彎曲加工設(shè)備。所謂矢量彎管原理就是：無論多么復(fù)雜的管型，都是由直線段和圓弧組成。如果將管子放在坐標(biāo)系中，并將管子直線段中心線一系列的空間矢量來表示，求出

19、它們的交點坐標(biāo)，進(jìn)而得到管型數(shù)據(jù)，用戶將管型數(shù)據(jù)通過測量機(jī)或其他方式輸入給計算機(jī)內(nèi)存，機(jī)床在計算機(jī)程序的控制下，即可完成用戶所需管型。彎管機(jī)的工作原理描述如下：彎曲模固定在機(jī)床主軸上并隨主軸一起旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)管的一端由主夾夾緊在彎曲模上，主夾保持一定的夾緊力，使導(dǎo)管、彎曲模和主夾三位一體轉(zhuǎn)動。在導(dǎo)管與彎曲模的切點附近，導(dǎo)管外側(cè)裝有副夾，用于將導(dǎo)管壓在模具的凹槽中，并支撐導(dǎo)管的外半部。管坯內(nèi)部塞有芯棒，可以支撐管壁，防止管材截面畸變和管壁褶皺。芯棒下裝有托輥，起支撐作用。當(dāng)彎曲模轉(zhuǎn)動時，管坯即繞彎曲模逐漸彎曲成形。2.2 彎管機(jī)生產(chǎn)工藝流程設(shè)計彎管機(jī)生產(chǎn)過程自動控制程序的前提是清楚地了解管件加工的工藝

20、流程，理解了數(shù)控彎管機(jī)的工作原理后，經(jīng)過多方資料查詢和理論分析論證，現(xiàn)將本課題所研究的彎管機(jī)生產(chǎn)工藝流程設(shè)計結(jié)合圖2-1說明如下：（1）數(shù)控彎管機(jī)彎管過程一般都可分為進(jìn)給、旋轉(zhuǎn)和彎曲三種運動過程。另外還需要彎管輔助工作，如主夾或副夾的夾緊、松開和換模等。（2）主軸上有兩臺伺服電機(jī)，一臺用來推動小車到達(dá)加工位置，完成直線送進(jìn)（y軸），另一臺控制管件旋轉(zhuǎn)（b軸）；c軸上有一臺大功率伺服電機(jī)，用來彎曲管件；x軸上有一臺伺服電機(jī)，當(dāng)換模的時候校正位置。（3）加工管件為單一彎曲半徑時的彎管工藝流程：芯棒進(jìn)到位料夾松裝夾管件料夾緊小車運送到位空間旋轉(zhuǎn)副夾緊主夾緊彎曲軸彎管小車隨動副夾隨動彎管角度到位主夾回

21、到位副夾回到位彎曲軸回零小車運送到位空間旋轉(zhuǎn).如上述重復(fù)循環(huán)進(jìn)行到管件加工成形，所有加工動作回到初始位置，進(jìn)入下次加工。（4）加工管件有多個彎曲半徑時的彎管工藝流程：芯棒進(jìn)到位料夾松裝夾管件料夾緊小車運送到位空間旋轉(zhuǎn)副夾緊主夾緊彎曲軸彎管小車隨動副夾隨動彎管角度到位主夾回到位副夾回到位彎曲軸回零換模小車運送到位空間旋轉(zhuǎn).如上述重復(fù)循環(huán)進(jìn)行到管件加工成形，所有加工動作回到初始位置，進(jìn)入下次加工。初始化芯棒進(jìn)到位料夾松裝夾管件料夾緊小車運送到位(送料軸)空間旋轉(zhuǎn)（旋轉(zhuǎn)軸）副夾緊主夾緊彎管（彎曲軸）小車隨動副夾隨動彎管角度到位主夾回到位副夾回到位彎曲軸回零換模（調(diào)整軸）圖2-1 彎管工藝流程2.3

22、彎管機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)km-cnc38d2r4am型數(shù)控彎管機(jī)由機(jī)械部分、電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)組成。在本節(jié)中只討論其機(jī)械部分和液壓系統(tǒng)，其他部分在本文中不再贅述。圖2-2是彎管機(jī)的整體結(jié)構(gòu)圖。圖2-2 整體機(jī)構(gòu)圖2.3.1 機(jī)械部分km-cnc38d2r4am型數(shù)控彎管機(jī)的機(jī)械部分包括機(jī)身、小車、調(diào)整機(jī)構(gòu)、機(jī)頭、主夾、芯棒進(jìn)退裝置和輔助部分。1.機(jī)身：機(jī)身是由板材、型材焊接和鑄造而成的床身。床身上裝有導(dǎo)軌、齒條、彎曲模和芯棒機(jī)構(gòu)等。在導(dǎo)軌上裝有小車，床身上有行程開關(guān)。2.小車：數(shù)控彎管機(jī)的小車上裝有兩個傳動軸，即運送軸（y軸）和旋轉(zhuǎn)軸（b軸），它們是由交流伺服電機(jī)驅(qū)動以完

23、成“直線運送管件”和“空間旋轉(zhuǎn)管件”的運動。3.調(diào)整軸（x軸）：km-cnc38d2r4am型數(shù)控彎管機(jī)是雙模數(shù)控彎管機(jī)，可以彎制不同彎曲半徑的管件，這就要求機(jī)頭z1和機(jī)頭z2上下切換彎管。由于機(jī)頭z1和機(jī)頭z2上的彎曲模半徑不同，模具切換后需重新將模具和芯棒中心對中。調(diào)整軸（x軸）的功能就是在加工不同彎曲半徑的管件時，通過絲杠做橫向運動，來調(diào)整彎曲模對準(zhǔn)中心線。對于單模數(shù)控彎管機(jī)，不需要調(diào)整軸。4主夾：主夾在數(shù)控彎管機(jī)中起著重要作用，它不只影響加工管件的質(zhì)量，更重要的是它直接導(dǎo)致生產(chǎn)廢品。主夾不能夾緊管件，彎曲軸在彎管過程中就會出現(xiàn)打滑、壓癟、拉裂拉斷管件等嚴(yán)重問題。主夾主要是由液壓驅(qū)動。5

24、芯棒機(jī)構(gòu)：芯棒機(jī)構(gòu)裝在機(jī)身的尾部，和小車相連，在彎管過程中，芯棒的快進(jìn)、快退、慢進(jìn)和慢退都遵從計算機(jī)的指令，由液壓驅(qū)動。2.3.1 液壓部分液壓傳動是以液體（油、高水基液壓油、合成液體）作為介質(zhì)來實現(xiàn)各種機(jī)械量（力、位移或速度等）的傳遞。液壓傳動與單純的機(jī)械傳動、電氣傳動和氣壓傳動相比，具有傳遞功率大、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕等優(yōu)點，因而被廣泛運用于各種機(jī)械設(shè)備及精密自動控制系統(tǒng)中。2本課題所研究的數(shù)控彎管機(jī)液壓系統(tǒng)就是由液壓隨動系統(tǒng)、芯棒控制系統(tǒng)、機(jī)頭控制系統(tǒng)、液壓夾緊系統(tǒng)等組成。2.4 彎管機(jī)自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.4.1 常用的自動控制系統(tǒng)（1） 基于pc的控制系統(tǒng)基于pc的控制系統(tǒng)由工業(yè)控

25、制計算機(jī)（也可以是普通計算機(jī)）和工業(yè)過程接口兩大部分組成，包括硬件和軟件?；趐c的數(shù)控系統(tǒng)具有以下特點：（1）具有完善的輸入/輸出通道、數(shù)字或開關(guān)量輸入/輸出通道，這是計算機(jī)有效發(fā)揮其控制功能的重要特性。（2）可靠性高，對環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，以滿足工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的要求。（3）人機(jī)交互方便，畫面豐富，可實時在線檢測與控制。（4）運算速度快，運算能力強(qiáng)，能實現(xiàn)復(fù)雜的控制算法。這是計算機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)勢之一，現(xiàn)有的多種智能控制算法大多可以在計算機(jī)控制系統(tǒng)中實現(xiàn)。（5）與普通pc的軟、硬件的兼容性好，可充分利用普通pc系統(tǒng)的軟，硬件資源，支持各種操作系統(tǒng)、多種編程語言、多任務(wù)操作系統(tǒng)。軟件資源豐富，控制系統(tǒng)的

26、軟件部分不僅能自行開發(fā)，更有功能強(qiáng)大的工業(yè)控制軟件包（工業(yè)組態(tài)軟件）可供使用，從而減少了開發(fā)周期，提高了可靠性。這也是計算機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)勢之一?；趐c的控制系統(tǒng)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的使用較為廣泛。它是一種開放式、通用性較強(qiáng)的控制系統(tǒng)，通常應(yīng)用于規(guī)模復(fù)雜、計算量大且較困難、實時性要求高的環(huán)境中。（2） 基于微處理器的控制系統(tǒng)微處理器（microprocessor）簡稱mp，是指一片或幾片大規(guī)模集成電路組成的具有運算器和控制器功能的中央處理器部件。微處理器不能單獨構(gòu)成控制器或控制系統(tǒng)只有配以存儲器、輸入/輸出接口、系統(tǒng)總線等外圍器件，構(gòu)成微型計算機(jī)系統(tǒng)（microcomputer system），

27、才能實現(xiàn)控制系統(tǒng)的功能。基于微處理器的控制系統(tǒng)具有以下特點：（1）成本低，性價比高?；谖⑻幚砥鞯目刂葡到y(tǒng)可以量身定做，成本低，性價比較高。這是基于微處理器的控制系統(tǒng)的優(yōu)勢之一。（2）實時性好。（3）體積小，功耗低，可嵌入系統(tǒng)中。（4）通用性和適應(yīng)性好。基于微處理器的控制系統(tǒng)具有性價比高和易于嵌入的優(yōu)勢，但其交互性較差、運算能力不強(qiáng)，通常應(yīng)用于功能要求不太復(fù)雜、成本要求較高或要去嵌入的場合。它也可以與計算機(jī)控制系統(tǒng)一起構(gòu)成更加復(fù)雜的控制系統(tǒng)，作為計算機(jī)控制系統(tǒng)的下級或前端處理部分。隨著微處理器的快速發(fā)展，除了傳統(tǒng)的單片機(jī)（例如mcs-51系列）外，陸續(xù)出現(xiàn)了嵌入式微處理器系統(tǒng)（例如arm系列微

28、處理器）和數(shù)字信號處理系統(tǒng)（例如ti系列dsp微處理器）。（3） 基于plc的控制系統(tǒng)可編程序控制器（programmable logical controller）簡稱plc，是一種基于計算機(jī)技術(shù)模仿繼電器邏輯控制原理而發(fā)展起來的工業(yè)環(huán)境下的數(shù)字運算電子控制系統(tǒng)?；趐lc的控制系統(tǒng)具有以下特點：（1） 成本低，性價比高。（2） 穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng)，適用于惡劣的工作環(huán)境。（3） 模塊化結(jié)構(gòu)，功能完善，適應(yīng)性強(qiáng)。（4） 簡單易用，使用、維護(hù)方便，編程簡單，對使用、維護(hù)人員要求較低。基于plc的控制系統(tǒng)具有簡單易用、可靠性高、特別適合于工作環(huán)境惡劣的場合和邏輯控制的優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于功能要求不

29、高，工作環(huán)境惡劣的場合，特別是順序過程控制，將它與觸摸屏配合使用，可克服其交互性差的缺點。目前，在計算機(jī)技術(shù)、信號處理技術(shù)、控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的推動下，plc的功能不斷得以完善，它已不再局限于邏輯控制，在連續(xù)閉環(huán)控制和復(fù)雜的分布式控制領(lǐng)域也得到了很好的應(yīng)用，在機(jī)電一體化系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。（4） 其他控制系統(tǒng)除了上述幾類控制系統(tǒng)之外，還有諸如ncs（numerical control system，數(shù)控系統(tǒng)）、dcs（distributed control system，集散控制系統(tǒng)）、fcs（field bus control system，現(xiàn)場總線控制）等多種控制系統(tǒng)在機(jī)電一體化系統(tǒng)中

30、的使用也極為廣泛。112.4.2 本課題數(shù)控彎管機(jī)的控制系統(tǒng)km-cnc38d2r4am型數(shù)控彎管機(jī)是采用基于pc的cnc型彎管機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，以工業(yè)控制計算機(jī)作為cnc平臺，通過在主板上pci槽插入實現(xiàn)各功能的各種模塊，如運動控制卡、d/a板、i/o板等，構(gòu)成具有高度靈活性的數(shù)控控制系統(tǒng)，結(jié)合交流伺服控制、傳感檢測、軟件仿真等多項技術(shù)，實現(xiàn)了機(jī)械、電子、軟件的一體化，提高了管件彎曲加工精度和生產(chǎn)效率。第三章 數(shù)控系統(tǒng)硬件部分設(shè)計3.1 數(shù)控彎管機(jī)控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)本課題所研究的km-cnc38d2r4am型數(shù)控彎管機(jī)控制系統(tǒng)以pc機(jī)和運動控制卡為基礎(chǔ)構(gòu)建開放式數(shù)控系統(tǒng)的硬件平臺。此系統(tǒng)的硬件平臺

31、經(jīng)濟(jì)、方便、快捷，因為pc機(jī)批量生產(chǎn)，價格便宜，速度性能好，而且升級換代快，可以滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求，選擇pc機(jī)可以獲得高標(biāo)準(zhǔn)的硬件結(jié)構(gòu)配置和優(yōu)異的性價比；而運動控制卡也是標(biāo)準(zhǔn)化模塊化產(chǎn)品，我們只需要根據(jù)具體的需求，選配合適的pc機(jī)、運動控制卡、執(zhí)行部件和輔助單元，然后進(jìn)行相應(yīng)的連接，即可建立開放式數(shù)控系統(tǒng)的硬件平臺。12由于km-cnc38d2r4am型數(shù)控彎管機(jī)是全自動電動數(shù)控彎管機(jī)，所以其執(zhí)行部件選擇伺服電機(jī)，即其彎曲軸（c軸）、運送軸（x軸）、旋轉(zhuǎn)軸（b軸）和調(diào)整軸（x軸）都是用伺服驅(qū)動器加伺服電機(jī)驅(qū)動控制?？刂葡到y(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)（圖3-1）由工業(yè)pc機(jī)、運動控制模塊和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等

32、組成。該型號數(shù)控彎管機(jī)采用四套伺服電機(jī)實現(xiàn)管件的運送、空間旋轉(zhuǎn)和彎管以及換模。ipc機(jī)（主cpu）觸摸顯示器運動控制卡pci伺服驅(qū)動器伺服驅(qū)動器伺服驅(qū)動器伺服驅(qū)動器伺服電機(jī)y伺服電機(jī)c伺服電機(jī)b伺服電機(jī)x輸入輸出模塊開關(guān)信號圖3-1 彎管機(jī)硬件結(jié)構(gòu)圖3.2 工業(yè)pc，運動控制卡，伺服電機(jī)的選型3.2.1 工業(yè)pc的選擇工控機(jī)應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場，而工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境惡劣，具有強(qiáng)振、多塵、高電磁干擾等特點，且須連續(xù)作業(yè)。因此，工控機(jī)必須滿足一下要求:（1） 采用全鋼結(jié)構(gòu)專用機(jī)箱，輔助以cpu卡壓條、過濾網(wǎng)、雙正壓風(fēng)扇、emi單片等，解決工業(yè)現(xiàn)場存在的重壓、振動、灰塵、散熱、溫度、電磁干擾等問題，具有較高的防

33、磁、防塵和防沖擊的能力。（2） 采用多插槽無源地板機(jī)構(gòu)，可插入各種功能模塊，以總線結(jié)構(gòu)形式實現(xiàn)部件連接，系統(tǒng)擴(kuò)充性好，具有很強(qiáng)的輸入/輸出功能，可擴(kuò)充多種板卡，能與工業(yè)現(xiàn)場的公眾外設(shè)相連，以完成各種任務(wù)。（3） 采用抗干擾電源，具有防浪涌、過壓過流保護(hù)功能和良好的電磁兼容性。（4） 具有實時處理能力，以滿足工業(yè)生產(chǎn)過程實時控制要求。（5） 具有開發(fā)性結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)易于擴(kuò)展。本系統(tǒng)選用研華公司生產(chǎn)的通用工業(yè)pc系列，它具有高可靠性電源裝置、帶防塵濾網(wǎng)風(fēng)扇制冷系統(tǒng)、全鋼標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱、減震加固壓條裝置、多pci插槽以供i/o擴(kuò)展，滿足本系統(tǒng)的各項要求。3.2.2 運動控制卡的選擇運動控制卡是插在pc機(jī)擴(kuò)展槽

34、上，卡上的cpu通過總線和主機(jī)的cpu并行通訊，并與其構(gòu)成雙cpu控制模式的運動控制單元。pc機(jī)主要負(fù)責(zé)人機(jī)界面、實時監(jiān)控和發(fā)送指令等系統(tǒng)管理工作，運動控制卡上專用的cpu負(fù)責(zé)處理運動控制的細(xì)節(jié)，例入升降速計算、行程控制、多軸插補(bǔ)等，而且不占用pc機(jī)資源，便于讓用戶專注精力解決復(fù)雜的運動控制問題。km-cnc38d2r4am型數(shù)控彎管機(jī)控制系統(tǒng)采用“pc機(jī)+運動控制卡+伺服驅(qū)動器+伺服電機(jī)”控制結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)對運送軸（y軸）、空間旋轉(zhuǎn)軸（b軸）、彎曲軸（c軸）和調(diào)整軸（x軸）四個軸的控制，為了滿足彎管機(jī)對坐標(biāo)運動控制的要求，選擇研華的pci-1240u運動控制卡，該卡為pci總線用高速4軸運動控制

35、卡，可簡化步進(jìn)式及脈沖式伺服電機(jī)控制，并充分發(fā)揮電機(jī)的潛能。該卡使用novamcx314動作asic芯片，卡內(nèi)建了多種動作控制函數(shù)，如2/3軸線性內(nèi)插、2軸圓周內(nèi)插、t/s曲線加速率/減速率等等。13研華的pci-1240u運動控制卡的主要功能如下：1 4軸個別控制：每一軸都有同樣的功能和能力，接受相同的等速、四邊形或s曲線驅(qū)動控制。2 線性及圓周內(nèi)插：可選擇任意2或3軸執(zhí)行線性內(nèi)插驅(qū)動，可選擇任意2軸執(zhí)行圓周弧線內(nèi)插控制。內(nèi)插速度范圍從1pps 到4mpps。3 功能強(qiáng)大的位置管理：每一軸配備一個32位邏輯位置計數(shù)器和一個32位真實位置計數(shù)器。邏輯位置計數(shù)器累計各軸的脈沖輸出數(shù)。而真實位置計

36、數(shù)器，則記錄來自外部編碼器或線性量尺的回授脈沖。4 速度控制：定速四邊形或s曲線加速/減速的脈沖輸出速度范圍是1pps 到4mpps。5 連續(xù)內(nèi)插：不同內(nèi)插方式可連續(xù)使用，例如：線性內(nèi)插圓周內(nèi)插線性內(nèi)插。執(zhí)行連續(xù)內(nèi)插的最高速度為2mpps。.6 位置控制：每一軸配備一個32位邏輯位置計數(shù)器和一個32位真實位置計數(shù)器。邏輯位置計數(shù)器累計輸出脈沖數(shù)。真實位置計數(shù)器則累計來自外部編碼器或線性量尺的回授脈沖數(shù)。7 輸入/輸出信號：驅(qū)動時，每軸有4個位置的輸入信號以執(zhí)行減速和停止。這些輸入信號用作回歸原位的高速接近原點搜尋、原點搜尋、以及z相搜尋。每軸有8 個輸出點作為一般輸出。8 中斷信號：中斷信號產(chǎn)

37、生于：四邊形等速驅(qū)動的起/迄；驅(qū)動結(jié)束；比對結(jié)果一旦高于/低于位置計數(shù)器的上下限時。內(nèi)插驅(qū)動中，也可以產(chǎn)生中斷信號。9 實時監(jiān)控：驅(qū)動中，可以讀?。哼壿嬑恢?、真實位置、驅(qū)動速度、加速/減速、加/減速及定速驅(qū)動狀態(tài)等的實時狀態(tài)。13表3-1簡單介紹了運動控制卡pci-1240u針腳的功能，為下一步接口連接設(shè)計提供理論依據(jù)。表3-1 pci-1240u針腳說明表針腳名稱輸入/輸出說明vex輸入外部電源輸入（12-24v）gnd*接地腳p+p輸出所控制軸cw/pulse+輸出p+n輸出所控制軸cw/pulse-輸出p-p輸出所控制軸ccw/dir+輸出p-n輸出所控制軸ccw/dir-輸出ecap輸

38、入所控制軸編碼器a相+輸入ecan輸入所控制軸編碼器a相-輸入ecbp輸入所控制軸編碼器b相+輸入ecbn輸入所控制軸編碼器b相-輸入inop輸入所控制軸編碼器z相+輸入inon輸入所控制軸編碼器z相-輸入in1輸入所控制軸減速/立即停止信號out4輸出所控制軸通用輸出腳out5輸出所控制軸通用輸出腳out6輸出所控制軸通用輸出腳out7輸出所控制軸通用輸出腳inpos輸入所控制軸到位輸入信號alarm輸入所控制軸伺服驅(qū)動報警信號lmt+輸入所控制軸+方向限位控制信號輸入lmt輸入所控制軸方向限位控制信號輸入in3輸入所控制軸減速/停止信號3.2.3 伺服電機(jī)的選擇km-cnc38d2r4am

39、型數(shù)控彎管機(jī)的運送軸（y軸）、旋轉(zhuǎn)軸（b軸）、彎曲軸（c軸）和調(diào)整軸（x軸）都是選用伺服電機(jī)的。其采用的是三菱公司的hf-sp系列。根據(jù)各軸要求的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩不同，具體選型如下：運送軸（y軸）和旋轉(zhuǎn)軸（b軸）選用hf-sp102伺服電機(jī)，mr-j3-100a伺服驅(qū)動器；彎曲軸（c軸）選用hf-sp502伺服電機(jī)，mr-j3-500a伺服驅(qū)動器；調(diào)整軸（x軸）選用hf-kp73伺服電機(jī)，mr-j3-70a伺服驅(qū)動器，下面簡單介紹下它們的結(jié)構(gòu)和功能。1.hf-sp系列伺服電機(jī)和hf-kp73伺服電機(jī)結(jié)合圖3-2、圖3-3和圖3-4來說明，如圖所示，hf-sp系列伺服電機(jī)的特點是中慣量，中容量，

40、hf-kp73伺服電機(jī)的特點則是低慣量，小容量。其中hf-sp102伺服電機(jī)的額定輸出功率是1.0kw，hf-sp502伺服電機(jī)的額定輸出功率是5.0kw，hf-kp73伺服電機(jī)的額定輸出功率是0.75kw。14圖3-2 伺服電機(jī)簡圖圖3-3 伺服電機(jī)的特點圖3-4 伺服電機(jī)的特點2mr-j3-a系列伺服驅(qū)動器 三菱通用mr-j3-a系列伺服驅(qū)動器是在mr-j2-a系列伺服驅(qū)動器基礎(chǔ)上開發(fā)的性能更高、功能更豐富的交流伺服驅(qū)動。其控制模式有位置控制、速度控制和轉(zhuǎn)矩/位置切換控制三種。此外，還可以選擇位置/速度切換控制，速度/轉(zhuǎn)矩切換控制和轉(zhuǎn)矩/位置切換控制。所以mr-j3-a系列伺服驅(qū)動器不但可

41、以用于數(shù)控機(jī)床和普通工業(yè)機(jī)械的高精度定位和平滑的速度控制，還可以用于線控制和張力控制等，應(yīng)用范圍十分廣泛。(1) 位置控制模式：可以使用最大1mpps的高速脈沖串對電機(jī)的轉(zhuǎn)動速度和方向進(jìn)行控制，執(zhí)行分辨率為262144脈沖/轉(zhuǎn)的高精度定位。另外還提供了位置平滑功能，可以根據(jù)機(jī)械情況從兩種模式中進(jìn)行選擇。位置指令脈沖急劇變化時，可以實現(xiàn)更平穩(wěn)的啟動和停止。由于急劇加減速或過載產(chǎn)生的主電路過流會影響功率晶體管，所以伺服放大器采用嵌位電路來限制轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩的限制可用通過外部模擬量輸入或參數(shù)設(shè)置的方式調(diào)整。(2) 速度控制模式：通過外部模擬速度指令(dc010v)或參數(shù)設(shè)置的內(nèi)部速度指令 (最大7速 )

42、，可對伺服電機(jī)的速度和方向進(jìn)行高精度的平穩(wěn)控制。另外，還具有用于速度指令的加減速時間常數(shù)設(shè)定功能、停止時的伺服鎖定功能和用于外部模擬量指令的偏置自動調(diào)整功能。(3) 轉(zhuǎn)矩控制模式：通過外部模擬量轉(zhuǎn)矩輸入指令 (dc08v)或參數(shù)設(shè)置的內(nèi)部轉(zhuǎn)矩指令可以控制伺服電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。具有速度限制功能（外部或內(nèi)部設(shè)定），可以防止無負(fù)載時電機(jī)速度過高，本功能可用于張力控制等場合。15mr-j3-a系列伺服驅(qū)動器的型號構(gòu)成如圖3-5所示。圖3-5 伺服電機(jī)型號結(jié)構(gòu)3.3 硬件電路設(shè)計根據(jù)km-cnc38d2r4am型數(shù)控彎管機(jī)彎管的流程和特點，作者在autocad中繪制了電路圖，電路圖主要是關(guān)于各軸運動方式的

43、控制和pc與運動控制卡，伺服電機(jī)的連接。3.3.1 主控電路設(shè)計圖3-6主要介紹了km-cnc38d2r4am型數(shù)控彎管機(jī)彎管的電源連接圖。如圖3-6，根據(jù)km-cnc38d2r4am型數(shù)控彎管機(jī)彎管的各個部件，需要提供電源的有工控機(jī)、液壓泵、i/o板卡、電磁閥、編碼器和各軸伺服驅(qū)動器和電機(jī)。圖3-6 主電路圖3-7 工控機(jī)和液壓泵電機(jī)電源分配電路如圖3-7 ，從供電系統(tǒng)中出來的三相線拉出兩根連接到工控機(jī)，然后通過變壓器t2轉(zhuǎn)換成我們需要的電壓。其中三相線起始的位置安裝了總空開q0，用于控制整個電路的供電與否。液壓泵電機(jī)通過熱繼電器fr1、接觸器km1和空開q1連接到三相線上，空開q1用于控制

44、液壓泵電機(jī)的通電，接觸器km1則是當(dāng)相應(yīng)線圈通電時其常開觸點才閉合通電，熱繼電器fr1則其過載保護(hù)作用，當(dāng)過載時，接觸器失電，電路斷開，實現(xiàn)電機(jī)過載保護(hù)。因此只有當(dāng)空開q1閉合，接觸器km1閉合時液壓泵電機(jī)工作。i/o板卡、電磁閥、編碼器都是在三相線經(jīng)過變壓器t1電壓變換后連接到三相線上，其中連接了交流-直流轉(zhuǎn)換器和熔斷器。以圖3-8 i/o板卡的電源連接圖為例：經(jīng)變壓器t1轉(zhuǎn)換成的電壓通過交流-直流轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷鞴╇?，熔斷器則起保護(hù)作用。圖3-8 i/o板卡和伺服電機(jī)電源連接圖伺服電機(jī)y、伺服電機(jī)b、伺服電機(jī)c和伺服電機(jī)x也是三相線經(jīng)變壓器t1電壓變換后連接到三相線上的，以伺服電機(jī)y為例，

45、如圖3-8，總空開q3控制整條電路的供電，接觸器km3是當(dāng)相應(yīng)線圈通電時其常開觸點才閉合通電，伺服驅(qū)動器y控制伺服電機(jī)。圖3-9主要描述了急停、總電源、液壓泵和各軸伺服電機(jī)的控制方式。圖3-9 控制電路1 急停部分：結(jié)合圖3-10控制面板來說明。急停開關(guān)s0安裝在主控端上，急停開關(guān)s3安裝在移動控制臺上，圖3-10 控制面板機(jī)械式限位開關(guān)s10用于保證轉(zhuǎn)臂回位安全。急停開關(guān)s0，急停開關(guān)s3和機(jī)械式限位開關(guān)s10串聯(lián)在電路中，都是常閉觸點，其中一個斷開，電路就斷開。2 總電源部分：如圖3-9和圖3-10，電源開關(guān)s1是帶鑰匙型選擇開關(guān)，安裝在主控端上。接觸器km0通電時，圖3-6主電路上的接觸

46、器開關(guān)閉合，主電路通電。此外，還連接了主控端和移動控制端的電源指示燈h1和h2，用于指示主控端和移動控制端是否工作。3 液壓泵部分：如圖3-9和圖3-11液壓泵啟動按鈕s2和液壓泵停止按鈕s17串聯(lián)，其中s2是常圖3-11 液壓泵控制電路開觸點，s17是常閉觸點，熱繼電器fr1起過載保護(hù)作用，是常閉觸點。當(dāng)s2打開，s17閉合時，液壓泵不工作，此時，指示燈h3綠燈不亮，指示燈h10紅燈亮；當(dāng)按下s2時，液壓泵工作，此時圖3-11中接觸器km1線圈通電，且指示燈h3綠燈亮，而接觸器km1的常閉觸點打開，常開觸點閉合，所以指示燈h10紅燈滅；當(dāng)按下s17時，回到初始狀態(tài)，液壓泵不工作。4 伺服電機(jī)

47、部分：以伺服電機(jī)y為例，如圖3-12，當(dāng)要使電機(jī)工作時，繼電器ka51和繼電器線圈ka1由于相應(yīng)線圈通電，使之都閉合，當(dāng)報警是，ka51斷開，電機(jī)停止工作。圖3-12 伺服電機(jī)y控制電路3.3.2 輸入輸出電路的介紹和設(shè)計本課題所研究的km-cnc38d2r4am型數(shù)控彎管機(jī)采用的pci-1240u運動控制卡自帶adam-3951端子排。adam-3951端子排一款帶有50腳scsi-ii的接線柱模塊,并為din導(dǎo)軌安裝帶有l(wèi)ed指示器。這個終端模塊很容易的連接到研華的pc-lab板卡上并且允許單個管腳方便可靠的連接到pci-1752/1754/1756板卡。km-cnc38d2r4am型數(shù)控

48、彎管機(jī)輸入輸出電路采用的板卡有pci-1752和pci-1754。（1） 研華的pci-1752實用工業(yè)i/o卡是64路隔離數(shù)字量輸出卡，輸出通道高電壓隔離，(2500vdc)，2000vdc esd保護(hù)，寬輸入范圍(540vdc)，隔離輸出通道上的高匯點電流(最大200 ma/每通道)，輸出狀態(tài)回讀，熱重啟動系統(tǒng)時保持?jǐn)?shù)字量輸出值，通道凍結(jié)功能。彎管機(jī)的輸出電路采用的就是pci-1752工業(yè)i/o卡。圖3-13 輸出電路1i/o卡pci-1752是輸出控制卡。如圖3-13和圖3-14所示，端口1-4連接的是4軸伺服電機(jī)的帶續(xù)圖3-14 pci-1752局部連接圖流二極管的中間繼電器線圈，帶續(xù)

49、流二極管的作用是保護(hù)電路其他元件的安全，中間繼電器線圈的作用是當(dāng)電路通電時，相應(yīng)的常閉觸點打開，常開觸點閉合。端口6-16,26-40分別連接的是機(jī)頭z1升降，機(jī)頭z2升降，主夾松緊，副夾松緊，輔推進(jìn)退，小車料夾松緊，托輥升降，快軸進(jìn)退，慢軸進(jìn)退，噴油潤滑，整機(jī)潤滑，三色報警燈和啟動、暫停、停止指示燈的控制電路。以機(jī)頭z1升控制電路為例說明，如圖3-15，端口6連接帶續(xù)流二極管的中間繼電器線圈ka6，當(dāng)通電時，ka6常開觸點閉合，點圖通電，電磁閥線圈ka06工作，此時，機(jī)頭z1升。端口17-20,42-45外接24v電源，端口21-24,46-49接地。 圖3-15 機(jī)頭z1控制電路此外，i/

50、o卡pci-1752還通過伺服驅(qū)動器y來控制伺服電機(jī)y，如圖3-16，端口1-4的作用分別圖3-16 輸出電路2是控制清除/速度選擇1，速度選擇2，正轉(zhuǎn)選擇和反轉(zhuǎn)選擇。（2） 研華的pci-1754實用工業(yè)i/o卡是64路隔離數(shù)字量輸入卡，每組di+/-電壓輸入、輸出通道高電壓隔離(2500vdc)、高過栽電壓保護(hù)(70vdc)、寬輸入范圍(10-50 vdc)、中斷處理能力。彎管機(jī)的輸入電路采用的就是pci-1754工業(yè)i/o卡。圖3-17 輸人電路1如圖3-17，i/o卡pci-1754的端口1-5連接的是液壓泵電機(jī)和4軸伺服電機(jī)的接觸器。端口6-15分別連接主控端急停開關(guān)s0，移動控制端

51、急停開關(guān)s3，機(jī)械式限位開關(guān)s10，壓力開關(guān)s11，熱繼電器fr1，啟動按鈕s12，料夾按鈕s13，暫停/繼續(xù)按鈕s14和復(fù)位按鈕s15。其中移動控制端急停開關(guān)s3，啟動按鈕s12，料夾按鈕s13，暫停/繼續(xù)按鈕s14和復(fù)位按鈕s15都安裝在移動控制端，功能就是急停、啟動、料夾緊/松、暫停/繼續(xù)和復(fù)位；壓力開關(guān)s11用于對壓力信號的檢測、顯示和控制信號輸出；機(jī)械式限位開關(guān)s10，主控端急停開關(guān)s0，熱繼電器fr1在前文圖3-9，圖3-10和圖3-11中介紹過，這里就不多做說明。端口26-41連接的是霍爾式接近開關(guān)，用于第一層模位置，第二層模位置，芯軸慢退，料夾松緊，主夾松緊，副夾松緊，輔推進(jìn)退到位，托輥升起降下，小車和托輥干涉，芯軸進(jìn)退等功能的開關(guān)，以主夾松為例，當(dāng)磁性物件移近霍爾開關(guān)時，開關(guān)檢測面上的霍爾元件因產(chǎn)生霍爾效應(yīng)而使開關(guān)內(nèi)部電路狀態(tài)發(fā)生變化，由此識別附近有磁性物體存在，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。這種接近開關(guān)的檢測對象必須是磁性物體。端口17-20，42-45外接24v電源。3.3.3 編碼器電路的設(shè)計km-cnc38d2r4am型數(shù)控彎管機(jī)的編碼計數(shù)器采用的研華的pci-1784編碼器，此外三菱的伺服電機(jī)也自帶編碼器。pci-1784是一款pci總線的4軸正交編碼器和計數(shù)器。該卡帶有四個32位四元ab