火焰、等离子数控切割机电气控制系统Word下载.doc

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Keywordelectricalcontrol,earnestcuttingmachine，plasmatechnology,

CNC-technology

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-II-

目录

摘要…… I

Abstract II

第1章绪论 4

1.1引言 4

1.2数控切割机的基本原理 4

1.2.1数字控制的基本概念 4

1.2.2数控切割机的基本原理 4

1.3数控技术的发展状况 5

1.3.1数控系统中开放式体系结构的发展 5

1.3.2国外的研究状况 5

1.3.3我国数控系统的发展现状 6

1.4论文的主要内容 6

第2章数控火焰、等离子切割机的功能 7

2.1数控火焰、等离子切割机的工作原理 7

2.2火焰、等离子弧切割的特点比较 8

2.3数控火焰、等离子切割机的结构 9

2.3.1火焰、等离子切割机的切割电源 10

2.3.2供气系统 10

2.4EDGE数控系统在切割机中的应用 10

2.4.1手动方式 10

2.4.2自动切割方式 11

2.4.3暂停方式 11

2.4.4工件选项 11

2.4.5图形库 11

2.4.6图形管理器 11

2.4.7设置 11

2.4.8文件 12

第3章数控火焰、等离子切割机的生产流程和工艺 13

3.1数控火焰、等离子切割机的生产流程 13

3.1.1切割前准备 13

3.1.2切割 13

3.2数控火焰、等离子切割机的切割工艺 16

3.2.1切割气体及方式 16

3.2.2等离子弧割枪 16

3.2.3等离子弧切割电源 16

3.2.4数控火焰切割机加工工艺特点 16

3.3切割工艺方法、工艺参数的选择及调整 17

3.3.1切割工艺方法 17

3.3.2切割工艺参数 18

3.3.3工艺参数的选择及调整 18

3.3.4工艺参数的调整 19

3.4切割后工件质量 19

第4章火焰、等离子数控切割机电气控制系统设计 21

4.1切割机的控制要求 21

4.2切割机的总体控制方案 22

4.3火焰、等离子切割机控制过程 22

4.4低压电器的选择 24

4.5整体电路控制系统设计 25

4.5.1主回路的设计 25

4.5.2电气控制系统整体线路的设计 25

4.5.3数控柜电器件的内部布置设计 25

4.5.4表4-1电气控制系统电器件符号说明 25

4.5.5数控切割机操作系统的操作面板的设计 25

4.6火焰、等离子数控切割机弧压式调高系统简介 30

4.6.1火焰切割机调高系统控制 30

4.6.2等离子切割机调高系统控制 30

4.6.3火焰、等离子切割电弧切割过程分析 32

4.6.4系统硬件构成 32

4.6.5单片机处理 32

4.6.6驱动电路 32

4.6.7抗干扰措施 33

4.7等离子切割的起弧方式 34

4.7.1接触起弧与转移起弧 34

4.7.2转移起弧控制电路原理 35

第5章PLC在数控火焰、等离子切割机中的应用 38

5.1PLC的介绍 38

5.1.1PLC的产生 38

5.1.2PLC的特点 38

5.1.3PLC的确定 38

5.2PLC在火焰、等离子切割机上的应用 38

5.3PLC的基本结构图 38

5.4PLCI/O接线图 40

5.5I/O统计表 41

5.6梯形图 41

结论 49

致谢 50

参考文献 51

附录A（原文） 52

附录B（译文） 57

第1章绪论

1.1引言

1946年，美国宾夕法尼亚大学研制出了第一台电子计算机，从此，世界逐步走入了数字化工业时代。

1952年美国帕森斯公司和麻省理工学院合作研制成功了世界上第一台三坐标数控铣床。

数控技术经历了电子管时代、晶体管时代、小规模集成电路时代这三代系统都是采用专用控制计算机的硬逻辑系统，被称为普通数控系统（NC）。

1970年出现了第四代数控系统，即计算机控制系统（CNC）。

随着微处理器的不断开发，自1974年起，微处理器成为数控系统的核心，被称为第五代数控系统，对生产和加工产生了重大的变革，在生产精度和速度上都有很大的提高。

随着科学技术的不断发展，数控技术正以微型计算机向智能化方向飞速发展。

1.2数控切割机的基本原理

1.2.1数字控制的基本概念

数字控制（NumericalcontrolNC）简称为数控，是一种自动控制技术，是用数字化信号对控制对象加以控制的一种方法。

数字控制是相对于模拟控制而言的，数字控制系统中的控制信息是数字量，而模拟控制系统中的控制信息是模拟量。

数字控制可用不同的字长表示不同精度的信息，可对数字化信息进行逻辑运算，数学运算等复杂的信息处理工作，特别是可用软件来改变信息处理的方式或过程，而不用改动电路或机械机构，从而使机械设备具有很大的柔性，因此数字控制己被广泛用于机械运动的轨迹控制或机械系统的开关量控制，如机床的控制。

1.2.2数控切割机的基本原理

数控切割机是数字程序控制的自动化切割设备，将所需切割的零件形状和尺寸以及切割机的各种动作，用数字的形式表示，并按一定的程序编排好，然后通过磁盘输入到计算机中，经过计算机计算和变换后发出相应的信息和指令来控制切割装置的运动，从而割出一定形状的零件，它是现代自动切割机中切割精度，生产效率和自动化程序最高的一种设备，数控切割机原理框图如图1-1所示。

工业控制pc机

运动控制卡

X轴电机驱动器

X轴伺服 电机

Y1轴电机驱动器

Y2轴电机驱动器

外围控制电路

Y1轴伺服电机

Y2轴伺服电机

气路控制单元

数控切割机

图1-1数控切割机控制系统硬件框图

数控切割机的基本功能：

数控切割机的基本功能是对金属板材进行切割，它的特点是：

（1）可根据数字放样资料安排程序，直接进行切割，省去号料工序而且不需绘制仿形图，使放样和加工工艺大大简化。

（2）提高割件的切割精度，为提高装配质量打下了基础。

（3）提高生产效率，能装多个割嘴，可以同时切割几种同样割件。

（4）可以实现生产自动化，而且管理的方法也较简便。

1.3数控技术的发展状况

1.3.1数控系统中开放式体系结构的发展

数控系统经历了几十年的发展，在硬件体积、重量、稳定性、可靠性、能源消耗、维护使用的方便性及功能的多样性方面有了长足的进步。

数控体系结构的发展经历了从布线逻辑到存储逻辑的变化。

1988年提出的开放体系结构制造概念掀起了数控界标准化、开放化的系统变革的开端。

1.3.2国外的研究状况

世界上最早关于开放式体系结构的研究是美国国防部（DOD）1981年提出的“下一代控制器”计划四，这个计划目标是为控制商建立一个统一的控制标准。

其中，1986年提出的为了夺回美国失去的数控市场的振兴美国国内机床工业的行动计划使得美国的数控产业重新获得世界领先的地位。

1987年空军WRIGHT研究开发中心（AFWRDC）与NCMS共同领导下的“下一代工作站／机床控制器”体系结构的研究计划中制定了开放式体系结构标准规范和建立三个NGC参考模型。

1.3.3我国数控系统的发展现状

我国数控系统从1958年开始，已经有三十多年的发展历程。

经过长时间的努力，特别是我国改革开放政策的实施，“六五”期间引进数控技