火焰等离子数控切割机电气控制系统Word格式.docx

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Flamesdigital.Plasmacuttingmachineafewemptyelectricalcontrolsystem

Abstract

ThispaperdescribestheNChistoryofthedevelopmentoftechnology,digitalcontrolofthebasictenetsoftheNCsystemstructure,themainfunctionsandfeatures.BasedonopenCNCsystemfeatures,designandCNCplasmacuttingmachine.

Inthispaper,CNCplasmacuttingmachineandthetechnologicalcharacteristicsoftheproductionprocessmoredetaileddescriptionandthecontextofitsproductionprocessparametersandcontroltheoveralldesignoftheprogram,itselectriccontrolsystemforthedetailedanalysisanddesign,AnalysisoftheEDGEsysteminthecuttingmachineapplications.

Inthispaper,CNCplasmacutsmachinegunscuttingmovementsforaspecificanalysis,andthebasisofcuttingthicknessofthearcpressure,thedesignofplasmacuttingmachineguns,thearccuttingpressure-raisingmethods.BasedontechnologyrequirementsanddesignprogramforCNCplasmacuttingmachineelectricalcontrolsystemdesign,electricalcomponents,includingthechoiceofcontrolcabinet,operationpaneldesign,

ThispaperdescribesthePLCprogrammingandcuttingmachinecontrollerintheapplicationbasedontheircontrolprocessandtheproductionprocesstochoosePLC,anddrawstheladder,cameupwithprocedures.

Keywordelectricalcontrol,earnestcuttingmachine，plasmatechnology,

CNC-technology

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摘要……

Abstract

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。

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”期间引进数控技术，“七五”期间消化吸收国产化，到“八五”开发具有我国自己软硬件版权的数控系统，使我国的数控技术有了长足的进步。

我们在数控领域的进步主要还是按国外一些模式，按部就班地发展，真正创新的成分不多，热切割机数控系统的研究开发同国外相比尚有较大差距，因此研究实用化、高性能的自主版权的切割机数控系统是切割机行业的迫切任务。

1.4论文的主要内容

本课题的研究内容主要分为以下几个方面：

1、针对数控机床的平台式结构及功能进行探究火焰、等离子切割机离子弧切割过程中的重点问题进行研究其中包括起弧过程

2、对数控环节进行研究

3、对该系统电气控制部分进行重点研究

4、PLC技术在电气控制系统中的应用

第2章数控火焰、等离子切割机的功能

2.1数控火焰、等离子切割机的工作原理

等离子弧切割又称为等离子体切割，是一种热切割的方法。

等离子体被称为物质存在的第四种状态。

物质的存在通常有三种状态即气、液、固三态。

等离子体是高温电离的气体，它由气体原子或分子在高温下获得能量电离之后，离解成带正电荷和带负电荷的自由电子所组成，整体的正负离子数目和正负电荷仍相等，因此称为等离子体。

等离子弧切割的原理如下图2-1所示。

由直流电源供电，钨电极6接阴极，工件10接阳极，利用高频振荡或瞬时短路引弧的方法，使钨电极与工件之间形成电弧。

电弧的温度很高，使工作气体7的原子或分子在高温中获得很高的能量，其电子冲破了带正电原子核的束缚，成为自由电子。

等离子弧切割的原理图如图2-1所示。

图2-1等离子弧切割的原理图

等离子弧是利用等离子枪将阴极（如钨极）和阳极之间的自由电弧压缩成高温、高电离度、高能量密度及高焰流速度的电弧。

等离子弧切割是用非常热的高速射流来进行的，将电弧和惰性气体强行穿过小直径孔以产生这种高速射流。

电弧能量集中在一个小区域内，使板材熔化，高温膨胀的气体射流迫使熔化金属穿过切口。

切割碳钢或铸铁时，在气流中加入氧气，还可以提供额外的切割能量。

等离子体具有极高的能量密度，其原因有以下三个方面:

（1）机械压缩效应电弧在被迫通过喷嘴通道喷出时，通道对电弧产生机械压缩作用。

（2）热收缩效应喷嘴的内部通入冷却水，使喷嘴内壁受到冷却，温度降低，靠近内壁的气体电离度急剧下降，导电性差。

（3）磁收缩效应由于电弧电流周围磁场的作用，迫使电弧产生强烈的收缩作用，使电弧变的更细，电弧区中心的电流密度更大，使电弧更稳定。

在上述三种压缩效应的共同作用下，等离子体的能量高度集中，电流密度、等离子体电弧的温度都很高，达到11000-28000摄氏度（普通电弧的温度仅为5000-8000摄氏度），气体的电离度也随着剧增。

数控火焰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。

2.2火焰、等离子弧切割的特点比较

等离子弧切割方法具有切割厚度大、机动灵活，装夹工件简单及可以切割曲线等优点。

与氧一乙炔火焰切割相比，等离子弧能量集中、切割变形小、起始切割时不用预热，能切割几乎所有的金属，而且切割碳钢的速度比氧一乙火炔切割快。

但是由于割口较宽，所以被熔化掉的金属较多，板材较厚时切口不如氧一乙炔切割的那样光滑平整。

等离子弧切割的特点主要有:

①能切割氧一乙炔难以切割的各种金属材料

②切割厚度不大的金属时，切割速度快。

③切割面光洁，热变形小，尤其适合加工各种成形零件；

④切口宽度和切割面斜角较大，但切割薄板时采用特种切割割炬或工艺可获得接近垂直的切割面；

⑤切割厚板的能力不及气割。

等