一种等离子切割机控制系统的设计
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一
2 0 1 3 年 第2 6 期I 科技 创 新与应 用
种 等离子切 割机控制 系统的设 计
赵 翔
( 兰州职业技 术学院, 甘肃 兰州 7 3 0 0 0 0 ) 摘 要: 本 文首先介绍 了目前常见的切割方式及等 离子切割机的特点; 然后介 绍了一种 I P C + M C 2 0 6 + P L C的等 离子切割机控制 系
的调 整 。
薰 至 豳 丌 蚕 垂 豳 计 幕 豳 图
图 3 软件 功 能 结构 示 意 图
图 1切 割机 机 械 结 构 示意 图
2 . 2等 离 子切 割 机 控 制 完 整 的等 离 子 切 割 工 艺主 要 包 括 : 切 割 前 的 括 喷 粉划 线 、 切 割 过 程 中割 枪 的割 矩 调节 、 切 割 图 形加 工 等运 动 [ 3 1 。 喷 粉 划 线 是 在 切 割前 , 通 过 喷 粉 划 线枪 , 切 割 工 件 上 表 面 标 记 工艺 线 、 图形 和件 号 , 在 未 切 割工 件 的 前期 可 以及 时 调整 所 绘 图 形 , 预知 切 割 图形 是 否 存在 误 差 。 实现 喷粉 划 线 需要 控 制锌 粉 枪 的开 关 及 调 节 z轴 高度 。 割 矩调 节 是 在切 割 过 程 中 , 需保 持 等 离 子 等割 枪 的 割 嘴 电极 与 板 材 之 间 的弧 压 值 , 以 实现 割 嘴 高 度 的恒 定 。弧压 检 测 电路 实 时 探 参考 文献 测 割 嘴 电极 与待 切 钢板 之 间 的弧 压 值 D C ,并 通 过 控 制伺 服 电机 驱 【 1 】 孙 容磊 , 朱李 瑾 , 万 兴 奖. 等 离子 切割 多参 数 智 能决 策 与控 制 l J 1 . 组 动割炬 自动升降 以确保弧压值 的恒定而保证割嘴与待切钢板的距 合机 床 与 自 动 化 加 工技 术 , 2 0 0 5 ( 6 ) : 5 0 — 5 1 . 离 恒 定 不变 。 [ 2 ] F . R o t u n d o , C. Ma r t i n i , C . C h i a v a r i , L . C e s c h i n i . P l a s ma a r c c u t t i n g : Mi — 切 割 图形 加 工 是依 据 输 入 的 G c o d e ,控 制 x与 Y方 向 的电 机 c r o s t r uc t u r a l mo di f i c a t i o n s o f h a f ni u m c a t h o d e s d u ing r f i r s t c y c l e s
统 的 设计 ; 最后 详 细 阐述 了控 制 系统 的软 件 设计 , 满足控 制 系统性 能 的 需求 , 提 高 了生产 效 率。 关键词: 等 离子 切 割机 ; MC 2 0 6 ; 运 动 控 制
1 引 言
在 机 械 制 造 等 工 业 生产 中 , 作 为 首 道工 序 的 钢板 切 割 , 其 工 艺 水 平 及 切 割质 量 的 高低 对 后 续生 产 工 序 有着 重 要 的 影 响Ⅲ 。 常见 的 钢板 切 割方 式 主 要有 : 火焰切割 、 等 离 子切 割和 激 光 切割 等 。等 离 子切 割 是 以压 缩 空气 ( 或惰 性 气 体 ) 为 工作 气 体 , 以高 温 高速 的等 离 子弧 为 热 源 , 将 被 切 割 的金 属 局部 熔 化 并 用 高 速气 流 将 已熔 化 的金 属 吹走 形成 狭 窄 的割 缝 , 从 而 达 到 切割 盼 目的 切割 方 式 。其 有 可 切 割厚 度 大 、 割缝 窄 、 切 口垂 直 度好 、 不挂渣 、 速 度 快 等优 点 , 是 三 者 切 割 方 式 中性 价 比最高 的切 割 方式 , 是 现 代 金 属切 割 技 术 发展 的趋 势 之一 , 广 泛 为各 种 机 械制 造 行 业采 用 。 本论文主要研究 的是等离子切割机的控制系统 , 硬件平 台在分 析 等 离 子切 割 机 控制 特 点后 ,设计 了 I P C + MC 2 0 6 + P L C开放 式 控 制 方式 ; 确认软件需求后 , 采用 V i s u a l C + + 开 发 上 位机 软件 , 采用 T r i o B a s i c 语 言 开 发 出 电机 驱 动 平 台 , 并进 行 实 际 运 用测 试 , 满 足 系 统 系 能要求。 2 系统 组成 与 控 制原 理 2 . 1等离 子 切 割机 机 械 部分 本文 分 采龙 门架 式 机械 结 构 , 如图 1 所示 。其 x、 Y方 向均 采用 齿轮 、 齿条驱动 , 兼 顾 精度 和成 本 , 主 要 完 成 切 割 图形 的运 动 ; z方 向采用 精 密 直 线导 轨 驱 动 , 主要 完 成 等 离 子切 割 枪 头 与钢 板 间距 离
[ J ] . Ma t e r i a l s C h e m i s t r y a n d P h y s i c s , 2 0 1 2 ( 4 ) : 1 3 2 3 — 1 3 2 5 .
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综合 考 虑 到上 位 机软 件 运 行速 率 和 软件 开 发 的延 续 性 , 本 系统 采用 V i s u a l S t u d i o 2 0 1 0 作 为 开 发 环境 ,采 用 V i s u a l c + + 作 为 开发 语 言 。上位 机 软件 主 要 由 : 零 件代 码 ( G c o d e ) 输入 模 块 、 系统 设 置模 块、 切 割 状态 显示 模 块 、 底 层 通 信模 块 四个 分 组 成 , 实 现切 割 信 息输 入、 切 割 过程 监 控及 底 层驱 动 部分 的控 制 。 在M C 2 0 6中 , 采用 T R I O B A S I C语 言进 行 程 序 的编 写 , 主要实 现 两 方 面工 作 : ( 1 ) 依 据上 位 机 软 件 传 递 的 图形 运 动 指令 , 完 成相 应 的插 补功 能 , 驱动 x ( 包括 x 1 和X 2 ) 、 Y两 方 向 的电 机运 转 , 使整 个 机 械 系统 平 稳 、 快 速 的运 动 ; ( 2 ) 和下 层 P L C通 信 , 并 将 相 关 数据 传 递 给 上位 机 软件 。 P L C控制 部 分 采 用 三 菱 F X / 2 N系 列 P L C ,主 要 是 接 受 MC 2 0 6 传 递 的控 制指 令 , 实 现 割枪 与钢 板 间 高度 的 自动 调 节 , 控 制 等 离 子 电源 开闭 , 保 护切 割 机 限位 开 关等 功 能 。 4 结束 语 本 文 在 分 析 等 离 子 切 割 机 控 制 需 求 的 基 础 上 ,搭 建 了 I P C + MC 2 0 6 + P L C的等 离 子 切割 机 控 制 硬件 平 台 ,在 此 基 础 上 开发 了上 位 机 软运 动 控 制 软 件及 P L C逻 辑 控 制 软 件 ,实 现 切 割 过程 中 的划 线、 切割、 弧压 调 高等 功 。