新型數控沖床母線槽機電一體化生產系統研究

何 晶

（遼寧機電職業技術學院，丹東 118009）

0 引言

我國的母線槽的生產所用的數控沖床現在依舊不能自給，但是對于母線槽的需求卻與日俱增，因此設計出新型數控沖床母線槽機電一體化生產系統，用來提高企業的生產效率，實現母線槽生產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 系統軟硬件設計方案

一個系統的使用效果如何，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 控制系統的硬件結構

圖1 母線槽蓋板結構示意圖

近年來，開放式數控系統應被世界各國采用，它的優點是不依賴于特定的軟硬件平臺的數控系統，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勢，因此它能很好的處理好數控沖床和型材的輸送系統的接口的信息輸送，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一起完成數控系統的實時任務。整個系統的組織框架如圖2所示。

圖2 控制系統硬件結構框架圖

從圖2中我們可以看出，整個系統是由數控沖床系統和型材輸送系統組成的，數控沖床系統又是由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。型材輸送系統也是采用PLC進行典型的順序控制的。

1.2 系統主要硬件的選用

1.2.1 DMC5400運動控制卡

DMC5400運動控制卡在數控沖床中的使用運行效果相當的理想。控制卡是一種安裝在PC機中的板卡，作為PC機的下位控制單元，它在專機系統的開發中，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開發出強大的運動控制系統。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，它是專為工業環境的應用而設計的只用數字運算電子操作系統，其內部可以存儲執行邏輯運算，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具有上面的優勢，因此在工業自動化的領域被廣泛的應用，應成為數控系統的關鍵部件之一。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別的，是一種加固加強的計算機，因為工廠的工作是持續性的，經常工作幾個月的時間，也無法停下來，而且現場作業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 軟件系統的總體設計

2.1 操作系統選擇

開放式數控系統的操作平臺，是指的數控軟件的開發平臺和運行環境，操作系統平臺的好壞，直接影響到了軟件開發和數控系統的性能和應用范圍，在網絡信息發展的今天，開放式數控系統應可以和其它的系統應用一起操作，有統一風格的用戶界面，現在人們常用的開放式數控系統的操作系統有DOS操作系統、實時Linux系統和Windows系列操作系統。

2.2 開發工具的選用

本系統的控制軟件選用的軟件開發工具是在WindowsⅫ平臺下以KingvieW(組態王) 6.5軟件，它的運行環境是Windows98第二版/2000/NT4.0/XP中文平臺，可以在同時多任務的情況下，還是可以穩定運行。組態王一直是國內比較先進的工控組態軟件之一，它具備很多的優點：1）軟件可以同時運行多個任務；2）能支持眾多的數據采集和輸出設備，可以節省出很多開發的時間，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據庫；4）網絡功能也非常的強大，可以讓客戶實行實時遠程監控；5）有多方的冗余功能，即使出現故障，數據的丟失也可以最大限度的減少，對于維護系統，提供了方便；6）編程語言開發周期短；7）開發的系統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的功能，能比較好對現場進行模擬。使用組態王軟件進行開發，能使系統在運用中能滿足實際應用需要。

2.3 控制系統軟件結構

母線槽生產控制系統選用的是多任務處理軟件，這個軟件可以根據生產的需求，將控制系統軟件進行很好的劃分，形成是個模塊，他們是數控加工控制模塊、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。在控制系統的開發中，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 新型數控沖床母線槽機電一體化生產系統的實現

整個數控控制系統的核心部分是在沖床數控加工功能上，系統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的。母線槽的加工，一般情況下是使用沖床數控加工的制動控制模式的。

圖3 控制系統軟件結構框架圖

沖床數控系統的總體設計中，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。當數控沖床在手動的模式下進行作業的時候，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模巨大的工廠經濟合理配線的需要，所以生產母線槽的專用數控沖床的需求也越來越大。但是我國像這樣的專用數控沖床比較稀少，大部分是國產的普通沖床或者是經過改造的簡陋的數控沖床，設備的精度低、速度緩慢，不能滿足市場的需要，如果進口，那樣會增加企業的生產成本，給企業帶來沉重的負擔。新型數控沖床母線槽機電一體化生產系統就完美的解決了這一難題，實現生產的自動化，有利于生產效率和經濟效益的提升。

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