铣兰花设备的电气控制设计
目 录
引言 1
一、 产品控制要求 2
二、 产品机械设备及控制原理 3
（一）机械设计动作流程图 3
（二）分度盘及工作原理 4
（三）移动滑台安装及注意事项 4
（四）主轴电机及调速电机 4
三、 产品电气控制总体设计框图 5
（一）电气元件设计框图 5
（二）控制流程图 7
四、 产品电器设备选择 7
（一）可编程控制器选择 7
（二）伺服及驱动器选择 9
（三）变频器 10
五、 产品电路设计 12
（一）电路设计 12
（二）电路布局与布线 15
（三）产品的软件设计 17
（四）产品控制的程序设计 18
（五）组态画面 20
结 论 22
致 谢 23
参 考 文 献 24
引言
随着我国经济建设的发展，日益壮大的工业化生产，正在取代效率低下、劳动成本逐年提高的人工作业。一个企业如何在现在激烈的竞争环境下生存与发展了，从一个企业来讲，现代企业有着很多因素决定了公司未来的发展，抛开其它因素的重要性，技术创新往往预示着公司前景，但是这一技术一旦在市场出现必然引来大量的竞争企业进行模仿，从而这一行业的每一个企业获得该行业平均利益，于是乎企业如何在最短时间内获得最大化的利益呢？又如何最快的占领市场呢？成为企业所关心的问题，首先我们探讨第一个问题，最短时间内得到最多的利润，在新的技术出现但还没有同样的产品出现，以高价格出售同时扩大生产及销售。第二个问题，继续扩大生产及销售，同时降低价格，企图压垮竞争对手。由 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
问题看来，企业长时间内的任务就是生产以及扩大生产，但是如何在长时间内的短时期中生产更多的产品呢？试图以人工方法，在工业化生产的背景下这种做法明显的不合乎发展的潮流，也不利于企业控制成本、增加收益的原则，所以企业把目光投向了研发、制造生产适用于企业产品的自动化公司。涉及已经到生活的各个方面，不仅对设备的数量和种类不断的增加，对于质量也有着更高的要求，如控制系统与执行机构的要求的精度和稳定性越来越严格，如今自动化行业如火如荼、蓬勃发展，促进我国的经济建设的转型发展。
一、 产品控制要求
简单描述其形状，一个矩形的塑料薄片上突出的支点并不是铣削成兰花的形状，且铣削的不是金属材料，如图1-1所示，实物与图形有误，但是其铣削的物体就是两个支点。
图1-1产品形状
设备运行需要铣削去这一个或者两个支点，但不能在平面上留下凹点或者凸点，并尽可能的保持铣削过后平面的光滑，更不能划伤其它区域，铣削后的产品应保持干净。要求操作系统简单易操作、安全规范，符合人机一体工程，这样的要求有两个目的，首先这样公司不需要投资大量的时间和精力去培训新的员工，到达节约资源的目标。其次在设备运行期间，操作人员极易可能接触高速运转的主轴电机，如果发生这种情况极易造成操作人员的人身伤害，对个人及公司造成不必要的损失，所以才要保证设备极高的安全性。
二、产品机械设备及控制原理
（一）机械设计动作流程图
机械设计师根据客户的产品要求，经过产品严谨的设计构思，在充分考虑操作人员的操作水平能力以及保证操作人员的人身安全的前提下，按照一定顺序先后顺序进行设计出铣兰花机构动作，如图2-1所示。
（二）分度盘及工作原理
1.分度盘作用
由于该产品采用人工上料，操作人员把需要铣削的产品正确的放在送料载具上，分度盘每一次旋转90°，将产品旋转到刀具工作区域，由定位气缸将送料载具进行位置定位，偏差位置不超过10条距离。然后由压料气缸将产品固定住，确保产品在铣削过程中不会由于高速运转的刀具而产品在载具上产生位置移动，从而避免不良的产品。在刀具铣削过程中操作人员需要将之前铣削完成的产品取下并重新上料，待刀具铣削完成，分度盘再次旋转将铣削过后的产品送到下一个工站，同时将新的产品送到刀具铣削区域。
图2-1动作流程图
2.分度盘工作特点
旋转分度是传送工件的主要形式之一。在旋转分度盘上，只需将工件进行一次定位和装卸，就可以完成两个以上、直至2O多个加工操作，可使整个加工工序的进给功能减少到最小，作为加工设备集成化的基本单元，旋转分度装置在工业生产中得到广泛的应用。分度盘按旋转的角度可分为：15°、30°、45°、60°、90°、120°等多种旋转角度的要求，满足不同工作要求。??
（三） 移动滑台安装及注意事项
移动滑台是执行铣削运动动作的执行设备，是关乎整台设备的精密程度重要机构，直接影响到最终产品的品质与质量。因此它的组装及调试都显得非常重要，接受下来介绍它的安装方法。
1 . 安装线轨
从线轨的一头依次锁入螺丝并锁死，在锁入的过程中尽可能的使线轨内侧或者外侧受力。最好在一侧打入销钉，销钉露出平面的长度不干涉滑块的运动。组装另一个线轨同样如此，依此类推第二组滑台也是如此安装。在安装过程中尽可能的不要拿出滑块，也切记不要使弹珠脱落，否则会导致滑块运动中不平稳。
2 . 丝杆及所载的平面安装
这一步非常繁琐但至关重要，如果不按照正确的方法来进行安装，轻者组装完成后平台不能滑动，重者丝杆变形扭曲直接报废。如何进行安装呢？首先，安装滑块上的平面，使平面固定在滑块上，其次，将平面与丝杆所驱动的部件连接起来并锁死，最后将丝杆与驱动部件固定。
(四) 主轴电机及调速电机
1 . 主轴电机的选用要求
产品要求铣削过后的位置尽可能地保持光滑，只有在高速铣削情况才能达到这一要求，这就需要适应高速运转的电机。启动时需要短时间达到指定的运转速度，这就要求电机能够达到短时间内的加速。因为工作是长时间的，这就要求发热、散热良好的电机。由于设计需要电机上下及左右运动和位置的原因，这就需要电机体积小、重量合适的电机。
2 . 调速电机的选用要求
因为主轴电机铣削过后的废屑遗留在产品上，调速电机的作用就是驱动毛刷去清除铣削过后的废屑，所以电机的功率不必太大，要求体积小、质量轻易于安装，速度可调。
当然只依靠调速电机的毛刷是不可能完全清除废屑，还需要可调节位置的气管配合毛刷清理废屑，气管安装在主轴电机和调速电机附近的位置。用来吹去或配合清除废屑的作用，其控制原理在此不叙述。
三、 产品电气控制总体设计框图
（一） 电气元件设计框图
通过电气硬件设计框图可以帮助电气设计者轻松掌握设计需求以及之间的关系，如图3-1所示。
图3-2 控制流程图
为了精确的控制铣削刀具的位置及运动轨迹，这就需要能够控制刀具位置的控制系统，在如今的自动化应用方面能够实现位置控制的系统，主流是步进控制系统、伺服控制系统，两者谁更好呢？这就涉及到两种不同的位置控系统。
引言 1
一、 产品控制要求 2
二、 产品机械设备及控制原理 3
（一）机械设计动作流程图 3
（二）分度盘及工作原理 4
（三）移动滑台安装及注意事项 4
（四）主轴电机及调速电机 4
三、 产品电气控制总体设计框图 5
（一）电气元件设计框图 5
（二）控制流程图 7
四、 产品电器设备选择 7
（一）可编程控制器选择 7
（二）伺服及驱动器选择 9
（三）变频器 10
五、 产品电路设计 12
（一）电路设计 12
（二）电路布局与布线 15
（三）产品的软件设计 17
（四）产品控制的程序设计 18
（五）组态画面 20
结 论 22
致 谢 23
参 考 文 献 24
引言
随着我国经济建设的发展，日益壮大的工业化生产，正在取代效率低下、劳动成本逐年提高的人工作业。一个企业如何在现在激烈的竞争环境下生存与发展了，从一个企业来讲，现代企业有着很多因素决定了公司未来的发展，抛开其它因素的重要性，技术创新往往预示着公司前景，但是这一技术一旦在市场出现必然引来大量的竞争企业进行模仿，从而这一行业的每一个企业获得该行业平均利益，于是乎企业如何在最短时间内获得最大化的利益呢？又如何最快的占领市场呢？成为企业所关心的问题，首先我们探讨第一个问题，最短时间内得到最多的利润，在新的技术出现但还没有同样的产品出现，以高价格出售同时扩大生产及销售。第二个问题，继续扩大生产及销售，同时降低价格，企图压垮竞争对手。由 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
问题看来，企业长时间内的任务就是生产以及扩大生产，但是如何在长时间内的短时期中生产更多的产品呢？试图以人工方法，在工业化生产的背景下这种做法明显的不合乎发展的潮流，也不利于企业控制成本、增加收益的原则，所以企业把目光投向了研发、制造生产适用于企业产品的自动化公司。涉及已经到生活的各个方面，不仅对设备的数量和种类不断的增加，对于质量也有着更高的要求，如控制系统与执行机构的要求的精度和稳定性越来越严格，如今自动化行业如火如荼、蓬勃发展，促进我国的经济建设的转型发展。
一、 产品控制要求
简单描述其形状，一个矩形的塑料薄片上突出的支点并不是铣削成兰花的形状，且铣削的不是金属材料，如图1-1所示，实物与图形有误，但是其铣削的物体就是两个支点。
图1-1产品形状
设备运行需要铣削去这一个或者两个支点，但不能在平面上留下凹点或者凸点，并尽可能的保持铣削过后平面的光滑，更不能划伤其它区域，铣削后的产品应保持干净。要求操作系统简单易操作、安全规范，符合人机一体工程，这样的要求有两个目的，首先这样公司不需要投资大量的时间和精力去培训新的员工，到达节约资源的目标。其次在设备运行期间，操作人员极易可能接触高速运转的主轴电机，如果发生这种情况极易造成操作人员的人身伤害，对个人及公司造成不必要的损失，所以才要保证设备极高的安全性。
二、产品机械设备及控制原理
（一）机械设计动作流程图
机械设计师根据客户的产品要求，经过产品严谨的设计构思，在充分考虑操作人员的操作水平能力以及保证操作人员的人身安全的前提下，按照一定顺序先后顺序进行设计出铣兰花机构动作，如图2-1所示。
（二）分度盘及工作原理
1.分度盘作用
由于该产品采用人工上料，操作人员把需要铣削的产品正确的放在送料载具上，分度盘每一次旋转90°，将产品旋转到刀具工作区域，由定位气缸将送料载具进行位置定位，偏差位置不超过10条距离。然后由压料气缸将产品固定住，确保产品在铣削过程中不会由于高速运转的刀具而产品在载具上产生位置移动，从而避免不良的产品。在刀具铣削过程中操作人员需要将之前铣削完成的产品取下并重新上料，待刀具铣削完成，分度盘再次旋转将铣削过后的产品送到下一个工站，同时将新的产品送到刀具铣削区域。
图2-1动作流程图
2.分度盘工作特点
旋转分度是传送工件的主要形式之一。在旋转分度盘上，只需将工件进行一次定位和装卸，就可以完成两个以上、直至2O多个加工操作，可使整个加工工序的进给功能减少到最小，作为加工设备集成化的基本单元，旋转分度装置在工业生产中得到广泛的应用。分度盘按旋转的角度可分为：15°、30°、45°、60°、90°、120°等多种旋转角度的要求，满足不同工作要求。??
（三） 移动滑台安装及注意事项
移动滑台是执行铣削运动动作的执行设备，是关乎整台设备的精密程度重要机构，直接影响到最终产品的品质与质量。因此它的组装及调试都显得非常重要，接受下来介绍它的安装方法。
1 . 安装线轨
从线轨的一头依次锁入螺丝并锁死，在锁入的过程中尽可能的使线轨内侧或者外侧受力。最好在一侧打入销钉，销钉露出平面的长度不干涉滑块的运动。组装另一个线轨同样如此，依此类推第二组滑台也是如此安装。在安装过程中尽可能的不要拿出滑块，也切记不要使弹珠脱落，否则会导致滑块运动中不平稳。
2 . 丝杆及所载的平面安装
这一步非常繁琐但至关重要，如果不按照正确的方法来进行安装，轻者组装完成后平台不能滑动，重者丝杆变形扭曲直接报废。如何进行安装呢？首先，安装滑块上的平面，使平面固定在滑块上，其次，将平面与丝杆所驱动的部件连接起来并锁死，最后将丝杆与驱动部件固定。
(四) 主轴电机及调速电机
1 . 主轴电机的选用要求
产品要求铣削过后的位置尽可能地保持光滑，只有在高速铣削情况才能达到这一要求，这就需要适应高速运转的电机。启动时需要短时间达到指定的运转速度，这就要求电机能够达到短时间内的加速。因为工作是长时间的，这就要求发热、散热良好的电机。由于设计需要电机上下及左右运动和位置的原因，这就需要电机体积小、重量合适的电机。
2 . 调速电机的选用要求
因为主轴电机铣削过后的废屑遗留在产品上，调速电机的作用就是驱动毛刷去清除铣削过后的废屑，所以电机的功率不必太大，要求体积小、质量轻易于安装，速度可调。
当然只依靠调速电机的毛刷是不可能完全清除废屑，还需要可调节位置的气管配合毛刷清理废屑，气管安装在主轴电机和调速电机附近的位置。用来吹去或配合清除废屑的作用，其控制原理在此不叙述。
三、 产品电气控制总体设计框图
（一） 电气元件设计框图
通过电气硬件设计框图可以帮助电气设计者轻松掌握设计需求以及之间的关系，如图3-1所示。
图3-2 控制流程图
为了精确的控制铣削刀具的位置及运动轨迹，这就需要能够控制刀具位置的控制系统，在如今的自动化应用方面能够实现位置控制的系统，主流是步进控制系统、伺服控制系统，两者谁更好呢？这就涉及到两种不同的位置控系统。
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