數(shù)控電源的設(shè)計與制作精選(九篇)

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第1篇：數(shù)控電源的設(shè)計與制作范文

關(guān)鍵詞：單片機80C31 數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC0832 三端集成穩(wěn)壓器

1 數(shù)控直流電源的應(yīng)用及特點

本課題研究一種以單片機為核心的智能化高精度簡易數(shù)控直流電源的設(shè)計。數(shù)控直流電源是一種常見的電子儀器也是電子技術(shù)常用的設(shè)備之一，廣泛應(yīng)用于電路，教學(xué)試驗和科學(xué)研究等領(lǐng)域。以單片機系統(tǒng)為核心設(shè)計的新一代數(shù)控直流電源，它不但電路簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，價格低廉，性能優(yōu)越，而且由于單片機具有計算和控制能力，利用它對數(shù)據(jù)進行各種計算，從而可排除和減少模擬電路引起的誤差，輸出電壓和限定電流采用輸入鍵盤方式，電源的外表美觀，操作使用方便，具有較高的使用價值，且兼?zhèn)潆p重過載保護及報警功能， 特別適用于各種有較高精度要求的場合。

2 硬件電路的設(shè)計

2.1 數(shù)控直流電源的組成 簡易數(shù)控直流電源由穩(wěn)壓電源部分、數(shù)字顯示部分、輸出部分、數(shù)控部分、“+”“-”按鍵五部分組成。

2.2 單元電路的設(shè)計

2.2.1 輸出電路 輸出電路是由三端固定輸出穩(wěn)壓器件7805、運算放大器A和DAC電路所組成的輸出電路。在該電路中U23=5V，Uo=U23+U3，若DAC的輸出為－5V～＋4.9V，則UO=0～9.9V。該電路的穩(wěn)壓性能7805保證，步進電壓由DAC輸入的數(shù)字量控制。這種電路輸出電壓的精度取決于7805輸出電壓的誤差；運放的跟隨誤差以及DAC的積分非線性。步進值的誤差直接與DAC的位數(shù)有關(guān)。

2.2.2 數(shù)控部分 數(shù)控部分應(yīng)具備的功能有：輸出電壓可預(yù)置，且能以“步進”或“掃描”的工作方式加（“+”）或減（“－”）。數(shù)控部分的輸出應(yīng)直接控制數(shù)碼電阻網(wǎng)絡(luò)各個開關(guān)。

微控制器（MCU）又稱單片機，數(shù)控部分為MCU電路。MCU的芯片品種繁多，芯片的選擇應(yīng)考慮價格，軟件成熟，滿足功能要求等因素，因此本設(shè)計選用80C31單片機。

兩位BCD碼撥盤開關(guān)將預(yù)置量輸入到MCU并口，兩位LED顯示電路由MCU串口送入數(shù)值（輸出電壓）。單獨設(shè)置的“+”“-”二個按鍵由并行口進行檢測。DAC接收MCU數(shù)據(jù)總線傳送的數(shù)據(jù)，并據(jù)以確定輸出電壓。在軟件的控制下，MCU開機后先將預(yù)置值讀入，在送去顯示的同時，送入DAC，并產(chǎn)生相同的輸出電壓。然后不斷循環(huán)檢測“+”“-”兩鍵是否按下。若檢測到有鍵按下，將使顯示值和輸出電壓相應(yīng)增減0.1V。若檢測到按鍵時間超過0.5s，則認為需連續(xù)增減，即處于“掃描”方式。

由于80C31片內(nèi)RAM僅有128B容量不夠所以要擴展片外RAM，因此由80C31、74LS373和8KB容量的2764組成MCU最小系統(tǒng)。

2.2.3 穩(wěn)壓電源 從電路簡單、經(jīng)濟考慮，本設(shè)計采用三端固定輸出集成穩(wěn)壓器。采用7805、7815、7915作為它們的輸出電壓分別為＋5V、＋15V、－15V，輸出電流為1.5A。

直流穩(wěn)壓電源采用橋式全波整流，單電容濾波，三端固定輸出集成穩(wěn)壓器件。輸出電路由7815提供+15V電壓，從而大大提高了電壓調(diào)整率和負載調(diào)整率等指標(biāo)。

2.2.4 顯示電路 顯示電路由兩個數(shù)碼管和兩個74LS164組成。兩個數(shù)碼管分別組成顯示電路的十位、個位，由于兩個數(shù)碼管至少需要14根I/O線，為節(jié)約資源，采用串行輸入并行輸出的74LS164進行驅(qū)動輸出。單片機的兩個并行分別作為信號輸出口和時鐘控制信號。采用單片機的P3.2、P3.3作為控制加減的控制。該實現(xiàn)方式是通過80C31串行輸入，再并行輸出到74LS164，再經(jīng)過74LS164并行輸出到數(shù)碼顯示管。

顯示方式采用靜態(tài)顯示方式，80C31串以移位寄存器來驅(qū)動兩位LED共陰極數(shù)碼顯示器，占用資源少，僅二根線。

3 軟件設(shè)計

兩位BCD碼撥盤開關(guān)K3、K4，用以設(shè)置輸出電壓。K3、K4輸入的P1口由電阻網(wǎng)絡(luò)RN上拉。設(shè)置為低電平有效。“+”“－”鍵由10K電阻上拉，低電平有效輸入至P3.2和P3.3口線。軟件采用查詢方式訪問這兩個鍵。

3.1 80C31資源分配

TXD、RXD

以串口方式0輸出接移位寄存器/顯示器。

P3.2

“+” 鍵

P3.3

“－”鍵

P0.0～P0.3

預(yù)置數(shù)BCD碼輸入（低位—十分位）

P0.4～P0.7

預(yù)置數(shù)BCD碼輸入（高位—個位）

FFFEH

DAC 地址

42H

D輸出電壓數(shù)值寄存

41H 40H

顯示緩沖寄存，BCD碼。

3.2 程序流程設(shè)計 復(fù)位后首先進行初始化工作，然后從BCD撥盤開關(guān)取輸出電壓預(yù)置值，經(jīng)取反和十—二進制數(shù)轉(zhuǎn)換后存入寄存器42H。預(yù)置值經(jīng)串口輸出送往顯示器。由于輸出電壓數(shù)值是以0.1V做為基本單位的（即5V為50），所以送往顯示的數(shù)值自動在高位加入小數(shù)點。以后輸出電壓值經(jīng)標(biāo)度變換后送DAC，由輸出電壓形成對應(yīng)的輸出電壓。

程序?qū)z測有無鍵按下，若無鍵按下，則不斷地繼續(xù)檢測，直到有鍵按下。檢測到有鍵按下后，首先延時20ms進行去抖處理，再判別是“+”還是“－”鍵若為“+”鍵，則42H中的數(shù)據(jù)加1，再判斷是否已加至100，若是則42H復(fù)0，否則將數(shù)據(jù)送去顯示和輸出。若判別為“－”鍵，則數(shù)據(jù)減1，再判斷是否已減至FFH，若是則42H賦值為99；否則將數(shù)據(jù)送去顯示和輸出。

只要點動“+”“－”鍵的時間小于0.5s，則每次步進增減0.1V。若一直按鍵，只要時間超過0.5s，則不停的步進，直到松開按鍵為止。

4 結(jié)論

本設(shè)計主要對簡易數(shù)控直流電源電路進行了簡單的設(shè)計與闡述。本設(shè)計系統(tǒng)主要由硬件部分和軟件兩部分組成，以單片機為核心，控制整個電路工作。數(shù)模轉(zhuǎn)換器和集成運算放大器構(gòu)成的具有深度負反饋的數(shù)字式可控直流電源。

本設(shè)計還存在許多不足，不當(dāng)之處在所難免，望廣大讀者提出意見。

參考文獻

第2篇：數(shù)控電源的設(shè)計與制作范文

關(guān)鍵詞：三維數(shù)控鉆 西門子 伺服電機

中圖分類號：TG527文獻標(biāo)識碼： A

設(shè)備是1996年德國進口，是Peddinghaus公司生產(chǎn)TDK 1000/9G數(shù)控三維鉆床，專門用于鋼結(jié)構(gòu)、橋梁、立體停車庫、石油平臺等行業(yè)的H型鋼、箱型梁、槽鋼、鋼板的鉆孔加工。是Peddinghaus三維鉆系列中經(jīng)典的產(chǎn)品。9軸設(shè)計、微霧內(nèi)冷卻系統(tǒng)、智能軸技術(shù)、輥輪進給圓盤測量系統(tǒng)、單件20噸的驅(qū)動能力、西門子840C控制系統(tǒng)。

一、設(shè)備特點

本機的鉆削動力頭，不僅能在垂直于工件送進的方向上數(shù)控移動，而且可以在工件送進的方向上數(shù)控移動準(zhǔn)確定位。所以，當(dāng)H型鋼翼板和腹板上的孔不處于同一橫截面時，仍可實現(xiàn)上面、左面、右面三個方向同時鉆孔。減少了沉重鋼梁移動的次數(shù)，從而提高了生產(chǎn)效率。為保證鉆孔位置不受鋼梁畸形的影響，機器上設(shè)有幅高、腹板、翼板檢測裝置。檢測結(jié)果反映在數(shù)控軟件中，可以修正鉆孔位置。具有支承裝置：當(dāng)“H”型鋼的板很薄時，為防止鉆孔引起的變形，設(shè)有下部自動支承裝置。鉆削主軸轉(zhuǎn)速無級調(diào)節(jié)、鉆頭進給速度無級調(diào)節(jié)。具有快換卡頭，更換鉆頭方便。配有進出料道，可以把鋼梁自動送入和送出機器。

二、 設(shè)備的結(jié)構(gòu)：

具有三個獨立運行的鉆削動力頭,即垂直、左、右鉆削頭，每個鉆削動力頭均有兩個數(shù)控軸驅(qū)動和垂直于工件方向的數(shù)字化液壓進給驅(qū)動。鉆頭和主軸之間,由快換鉆套聯(lián)接，更換鉆頭快捷、準(zhǔn)確。各鉆頭既可單獨，又可同時完成其鉆孔作業(yè)。在一次自動裝夾后，可完成孔組內(nèi)（H型鋼上包括腹板和兩翼板）所有孔的加工。工件（H型鋼）送進移動 ，有液壓和機械控制的輥輪驅(qū)動，并由檢測輪準(zhǔn)確測出實際送進距離傳送給數(shù)控系統(tǒng)來確保兩孔群之間的距離精度，另外，該機還具備工件的頭部和尾部端面的光電定位監(jiān)測系統(tǒng)。工件在機床上移動定位后機床具有可靠的垂直和側(cè)向夾緊系統(tǒng)。工件裝夾后，本機備有腹板和翼板變形監(jiān)測系統(tǒng)，將誤差返饋給計算機自動修正鉆孔位置。各鉆削頭主軸轉(zhuǎn)速是由變頻器無級調(diào)節(jié) ，為提高在大規(guī)格輕型H型鋼上的鉆孔效率 ，還具有增強H型鋼腹板剛度的液壓多點支撐裝置?？刂葡到y(tǒng)由計算機、數(shù)控系統(tǒng)、伺服電機 、光電編碼器、PLC等構(gòu)成。只需輸入工件尺寸、自動生成加工程序，可按件號隨時存儲、調(diào)用、顯示和通訊。電氣控制，既實現(xiàn)各加工參數(shù)單獨的手動調(diào)整控制，又可實現(xiàn)全過程自動控制加工

三、改造修復(fù)方案

該設(shè)備系統(tǒng)采用西門子840C控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)是西門子公司在九十年代初推出的高檔系統(tǒng)，功能強大，使用靈活，直流驅(qū)動及電機可不更換。該機床使用年限較久，電氣元氣件老化，故障頻繁，部件淘汰難以采購，械磨損較大、精度下降、工作效率低下，給生產(chǎn)帶來很大的影響。為確保生產(chǎn)的正常進行，需要對機床進行技術(shù)改造與修復(fù)：

電氣部分改造

控制系統(tǒng)改為西門子840D系統(tǒng)，該系統(tǒng)是西門子公司九十年代中期推出的一款純數(shù)字的高檔數(shù)控系統(tǒng)，與之匹配的驅(qū)動及電機也都是數(shù)字的。

與840C與840D比較：

(1)840C 即可用模擬量驅(qū)動也可用數(shù)字量驅(qū)動，而840D主要用的是數(shù)字量

(2)840C的PLC語言是S5，而840D的PLC語言是S7

(3)840C產(chǎn)品相關(guān)配件已停產(chǎn)，電路板以舊換新，維護費用高、維修周期長。840D是西門子機床控制系統(tǒng)主流，備品備件容易購買，且S7比S5更穩(wěn)定，抗干擾能力更強。

1、機床電氣部分更新改造內(nèi)容及要求

1．1新系統(tǒng)采用SINUMERIK 840D CNC數(shù)控系統(tǒng)，將增強整個系統(tǒng)的可靠性，穩(wěn)定性而且可根據(jù)工藝需要進行靈活的參數(shù)和功能修改，從而在長期意義上大大的節(jié)約了成本。

1．2 PLC選擇西門子S7-300系列，程序基本沿用原PLC的結(jié)構(gòu)和功能，從而使改造的風(fēng)險降低到最低。取代原來的S5系列PLC，，S5外接9V直流電池供電，保存程序數(shù)據(jù)，更換電池時，需要重新向PLC拷貝程序，S7-300程序不容易丟失，程序安全，模塊化程度高，維護費用低，且程序監(jiān)控容易實現(xiàn)。同時改造后的PLC模塊在國內(nèi)極為容購買。

1．3主軸伺服電機和交流伺服驅(qū)動器原來采用的是西門子611A屬于模擬控制、電機控制器復(fù)雜，一但故障，維修維護費用高，并且抗干擾能力差，對周圍環(huán)境要求高。改造后選擇西門子數(shù)字產(chǎn)品611D，數(shù)字系統(tǒng)抗干擾能力遠高于模擬系統(tǒng)，西門子的交流伺服剛性好，技術(shù)先進、性能穩(wěn)定，而且備件便宜，容易采購，國內(nèi)服務(wù)網(wǎng)點多，技術(shù)支持強。

1．4新的進給電機采用1FT6 電機，電機的輸出扭矩和速度特性完全超出原1FT5伺服電機；

1．5關(guān)于軸徑和法蘭：通過增加過度法蘭、改變皮帶輪、聯(lián)軸器或?qū)S加工等辦法實現(xiàn)。

1.6 24V傳感器控制控制電源與系統(tǒng)24V控制電源分開，提高機床安全系數(shù)。

1.7 所有電力電纜采用耐油腐蝕電纜，控制電纜采用耐油耐腐蝕屏蔽電纜。

2新舊替換明細

2．1 去掉原主軸直流電機，用額定攻率為7.5KW的1PH7電機代替，該電機安裝尺寸和原電機基本相似，功率和轉(zhuǎn)速范圍（最高5000轉(zhuǎn)）都比原來強;

2．2保留數(shù)控的零件加工程序和相關(guān)能利用的軟件結(jié)構(gòu)，使改造風(fēng)險大大降低；

2．3保留以前的驅(qū)動器電源模塊和電抗器。

2．4原3個主軸的611A驅(qū)動器, 用SIEMENS611D 取代;

2．5去掉原來柜內(nèi)的7個進給軸的1FT5伺服電機, 和電柜內(nèi)的611A驅(qū)動器;用SIEMENS 611D驅(qū)動和1FT6交流伺服電機取代;

2．6去掉原S5 PLC的CPU、輸入、輸出模塊。由先進的西門子 PLC S7-300的輸入、輸出模塊取代;徹底根除因PLC老化產(chǎn)生的故障；

2．7更新原PLC 的控制程序，根據(jù)新的控制方式用SETP 7對其重新編寫控制程序，保證可讀性強。

2．8重新制作操作臺，布局合理，新操作臺根據(jù)人力工程學(xué)設(shè)計，使操作人員能更愉快，更輕松的工作。

2．9更換電控柜,更換柜內(nèi)低壓器件(含配套變壓器、電源、各類電器元件等，主要器件選用西門子、施耐德品牌)

3主要硬件描述：

西門子840D 數(shù)控系統(tǒng)一套，帶液晶顯示屏和相關(guān)菜單，機床控制鍵盤和面板；

PCU50 和OP12 系統(tǒng)1套

操作面板1塊（薄膜型）

NCU 盒和 NCU 控制單元各 1 塊 驅(qū)動和電機控制模塊，以及電源模塊

S7-300 PLC一套

主軸1HP7主軸電機3個進給軸1FT6電機7個

機械部分修復(fù)：

參考文獻：

1. 白幸福、韓軍鋒《基于PLC數(shù)控型角鋼生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計》 裝備制造技術(shù)2009

2．西門子公司 西門子有關(guān)PLC編程手冊

3. 三菱公司 三菱有關(guān)PLC編程手冊

4.宋伯生 機床電器及電氣控制 中國勞動出版社 1990

第3篇：數(shù)控電源的設(shè)計與制作范文

【關(guān)鍵詞】單片機;直流穩(wěn)壓電源;數(shù)控

電源技術(shù)是一種應(yīng)用功率半導(dǎo)體器體，綜合電力變換技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、自動控制技術(shù)的多學(xué)科的邊緣交叉技術(shù)，而直流穩(wěn)壓電源更是電子領(lǐng)域重要的設(shè)備之一。從20世紀(jì)90年代末起，隨著對系統(tǒng)更高效率和更低功耗的需求，直流電源轉(zhuǎn)換器向著更高靈活性和智能化方向發(fā)展。本文設(shè)計一種輸出電壓在0.0V到9.9V之間并且可以任意設(shè)定輸出電壓的電壓精準(zhǔn)調(diào)整的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源電路，該穩(wěn)壓電源不僅能克服傳統(tǒng)電源輸出電壓難以精確調(diào)整的缺陷，而且還對系統(tǒng)的性能方面、系統(tǒng)的升級方面以及系統(tǒng)的可靠性方面進行了改善。

1.系統(tǒng)功能

本文設(shè)計的直流穩(wěn)壓電源輸出電壓在在0.0V到9.9V之間并且可以任意設(shè)定輸出電壓，主要由STC89C52RC單片機、LCD1602顯示電壓模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊、穩(wěn)壓輸出電路模塊、電壓模塊和數(shù)據(jù)采集模塊等部分組成。其中在電源模塊方面采用鍵盤設(shè)定的輸入方式，可用快點慢點的方式對報警和電壓輸出的閾值進行設(shè)置，其各種工作狀態(tài)都可由LCD1602來顯示，同時用STC89C52RC對輸出的電壓進行采樣并與先前設(shè)置的目標(biāo)值進行比較，一旦出現(xiàn)偏差可立即進行調(diào)整或發(fā)出報警信號。

2.系統(tǒng)的整體設(shè)計

使用STC89C52單片機最小系統(tǒng)為控制單元，通過DAC0832芯片的數(shù)據(jù)采樣和LM324的電壓放大調(diào)整可以改變系統(tǒng)輸出電壓的大小，然后進行數(shù)據(jù)處理及送LCD1602顯示;使用運算放大器對電壓的比較放大，這樣不僅可以輸出直流電平，而且只要預(yù)先生成產(chǎn)生波形的量化數(shù)據(jù)，便可以輸出多種波形;采用LCD1602，它具有兩行顯示，每行顯示16個字符，采用單+5V供電，系統(tǒng)模塊的整體設(shè)計如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)模塊的整體設(shè)計圖

3.系統(tǒng)硬件設(shè)計

3.1 穩(wěn)定電壓輸出模塊

穩(wěn)定電壓輸出控制模塊采用的是有14引腳的 LM324芯片，其作用是將通過前面的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊后出來的電壓給轉(zhuǎn)換成用戶所需的指定的穩(wěn)定電壓。該模塊的工作原理是將所需的輸出電壓以下面圖2中的DAC0832芯片的第11引腳的輸出為參考做出一個比值，并采用串聯(lián)式反饋的電路使得輸出始終為所需的穩(wěn)定輸出電壓，其具體的電路圖如圖2所示，在圖2中U5A―LM324為比較放大器，U5B―LM324為運算放大器，D/A轉(zhuǎn)換電路的輸出電壓OUT2接到U5A―LM324的同向端（LM324的第2腳），U5A―LM324運放的輸出端（LM324的第5腳）輸出的電壓一邊送到運放U6A―LM324的同向端（LM324的第1腳），一邊反饋回DAC0832的RFE1基準(zhǔn)電壓。變位器R5作為U6A―LM324反饋電路中的反饋電阻。經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊后出來的電壓在這里經(jīng)過了DAC0832和LM324的比較運算放大后再經(jīng)過LM324第1引腳的調(diào)整，使得輸出的電壓始終和LED顯示器上顯示的一致。

圖2 電壓輸出原理圖

3.2 按鍵控制模塊

按鍵控制模塊的電路圖如圖3所示。在該電路圖中，K1-K9分別對應(yīng)著0-9，且每個按鍵都是一腳接地一腳接在STC89C52RC的各個引腳上，K00是位數(shù)選擇鍵（按下為十位），K11則是為選定所需電壓無誤后需按下的確認鍵。

圖3 鍵盤控制電路圖

3.3 D/A轉(zhuǎn)換控制部分

在該設(shè)計中，采用DAC0832來進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將經(jīng)過該模數(shù)轉(zhuǎn)換后出來的電壓作為后面穩(wěn)壓輸出反饋回路的參考電壓。8位的D/A數(shù)據(jù)口分別與單片機的P0口相連，DAC0832的片選信號和寫信號分別由單片機的P32腳和P36腳控制，8位字長的D/A轉(zhuǎn)換器具有256種狀態(tài)。

4.系統(tǒng)的軟件部分的設(shè)計

此設(shè)計中需用到核心單片機STC89C52RC的功能包括：鍵盤的擴展，程序的中斷，I/O的控制。系統(tǒng)軟件包括一個主程序、四個中斷服務(wù)程序、電壓處理子程序、調(diào)用寫電壓子程序、DAC0832處理子程序。主程序在初始化過程中，首先對單片機進行復(fù)位，然后讀入數(shù)據(jù)，控制開關(guān)電路進行顯示.初始化完成以后開中斷，如果有外部中斷請求，則首先響應(yīng)中斷，進入中斷服務(wù)程序，如果沒有中斷請求，則要調(diào)用鍵盤掃描程序進行數(shù)據(jù)采集和處理，同時，利用對按鍵進行消抖。主程序流程圖如圖3所示。

圖3 主程序流程圖

5.結(jié)束語

本文設(shè)計并實現(xiàn)了一個基于STC89C52RC單片機的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源，它具備輸入方便、輸出精確度高、結(jié)構(gòu)緊湊、電路簡化等優(yōu)點，經(jīng)過測試，用此單片機來控制設(shè)備的電壓時，輸出的響應(yīng)良好，LED能正確清晰地顯示，誤差小，輸出的范圍為0到9.9v。

參考文獻

[1]宋開軍，楊國渝.智能穩(wěn)壓電源設(shè)計[J].電子技術(shù)，2003（10）：

48-49.

[2]馮澤虎，朱相磊，滕春梅.基于單片機的可編程直流穩(wěn)壓電源設(shè)計[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2009（21）：36-37.

第4篇：數(shù)控電源的設(shè)計與制作范文

關(guān)鍵詞：PLC 數(shù)控系統(tǒng) 數(shù)控切割機 梯形圖 伺服系統(tǒng)

隨著整個社會生產(chǎn)力的發(fā)展，數(shù)控切割機在船舶、汽車、石油化工和電子行業(yè)應(yīng)用越來越廣泛，自動化水平也越來越高"其中，控制系統(tǒng)無疑是切割機的核心，因此日益受到用戶和切割機廠商的重視，從目前的數(shù)控切割機用戶那兒得知，國外知名品牌仍占據(jù)大部分市場，但國內(nèi)一些優(yōu)秀的數(shù)控切割機生產(chǎn)商也開始使用自主生產(chǎn)的控制系統(tǒng)"眾所周知，核心技術(shù)掌握的越多，把握市場的能力就會越大。

一、系統(tǒng)組成

（一）工作原理

數(shù)控切割機是一種機械加工業(yè)必須的生產(chǎn)設(shè)備，在裝備和設(shè)備制造中，其主要承擔(dān)的是原材料前期的加工。工業(yè)切割一般有兩種方式，一種是使用乙炔氣割，另一種是等離子切割，本切割機設(shè)備所采用的是含有以上兩種切割方式，針對不同厚度的板材，操作者可選用氣割或等離子，以滿足不同的切割工藝要求。在工作中，可進行手、自動方式進行切換。從圖形庫中選好所要求切割工件的圖形后，標(biāo)定尺寸等相關(guān)參數(shù)后，按下啟動，設(shè)備開始按照設(shè)定好的切割線路進行圖形切割，其中抬槍、落槍、切割、小火等控制由系統(tǒng)和PLC之間的信號傳遞來控制，自動完成所要求切割的圖形。

（二）系統(tǒng)組成

為了完成切割工藝提出的要求，選用了臺達ES系列的可編程控制器，上海交大的SJTU-CNC數(shù)控切割系統(tǒng)，臺達AB系列的伺服系統(tǒng)，割距控制采用常州海斯的升降頭及弧壓控制器、電容高度控制器。

二、系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件包括工件管理程序、管理軟件及系統(tǒng)控制軟件兩部分，其中工件程序的管理軟件實際上是一個小的文件管理系統(tǒng)，它能實現(xiàn)包括屏幕編輯、工件程序的存貯及調(diào)度管理以及外界的信息交換等各種功能。系統(tǒng)的控制軟件是一種前后臺結(jié)構(gòu)式的軟件。前臺程序（即實時中斷服務(wù)程序）承擔(dān)了全部實時功能，而準(zhǔn)備工作及協(xié)調(diào)處理則在后臺程序（背景程序）中完成。背景程序是一個循環(huán)運行的程序，在其運行過程中實時中斷，服務(wù)程序不斷插入，共同完成工件加工（即切割）功能。在正常加工狀態(tài)下，一個工件加工程序數(shù)據(jù)段經(jīng)過輸入由EPROM或手動數(shù)據(jù)輸入（MDI）譯碼及數(shù)據(jù)處理后，插補所需的各種參數(shù)均已準(zhǔn)備好，如數(shù)據(jù)段起點、終點，按編程速度計算出的各檔速度下的步長，以及編程的輔助功能編輯等均已送到了相應(yīng)的工件寄存區(qū)，當(dāng)數(shù)據(jù)處理結(jié)果、緩沖區(qū)中的插補信息及輔助功能送到相應(yīng)的工作區(qū)后，實時中斷服務(wù)程序即開始工作，進行插補運算及輔助功能處理，同時背景程序預(yù)譯下一段工件加工程序，并運行新數(shù)據(jù)處理和傳送，由實時中斷服務(wù)程序中的插補程序產(chǎn)生相應(yīng)的軌跡信息送給伺服單元，分別指揮兩坐標(biāo)實現(xiàn)位置控制，通過這個過程的多次迭代，從而實現(xiàn)了工件加工的自動控制。

三、復(fù)合控制隨動系統(tǒng)的構(gòu)成

盡管理想模型在工程上是不能實現(xiàn)的，但畢竟能給出一個設(shè)計目標(biāo)?，F(xiàn)根據(jù)前面所討論過的理想模型，閉環(huán)控制基礎(chǔ)上，引進一個按擾動進行調(diào)節(jié)的前饋補償通道，于是就組成一個復(fù)合控制的隨動系統(tǒng)。通常被控對象至少包含著一個積分環(huán)節(jié)，按式（1～4）知，前饋補償通道至少要具有一階以上的微分作用。為便于工程上的實現(xiàn)，通常是采用測速發(fā)電機之類的純微分環(huán)節(jié)來充當(dāng)，或者是在測速發(fā)電機的基礎(chǔ)上引入適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)，以獲得二次微分的作用。

四、調(diào)試要點

（1）檢查電器柜的地線是否接地可靠；（2）檢查電器柜內(nèi)提供的電源是否穩(wěn)壓；（3）檢查反饋微動開關(guān)的位置是否適當(dāng)；（4）檢查聯(lián)接器的各接線點間是否短路；（5）電源聯(lián)接，檢查電柜反應(yīng)是否正確。在控制模態(tài)時，如出現(xiàn)故障，CNC報出故障代碼，根據(jù)代碼判斷故障并及時排除。

五、同步調(diào)試

（一）首先把參數(shù)設(shè)置為非門架方式

調(diào)試之前，必須先將三軸的電機輸出齒輪與執(zhí)行齒條脫開，進行模擬試驗。電機的轉(zhuǎn)動方向和控制板上的開關(guān)操作方向要一致，若方向不正確，可以改變參數(shù)進行調(diào)整。接通伺服模塊電源，設(shè)定各軸參數(shù)。CNC通電，對各軸的運行進行調(diào)整（此時X、Y、W各軸均為獨立軸顯示，可以分別進行調(diào)整）。

（二）修改CNC參數(shù)為同步方式（設(shè)參數(shù)為雙邊驅(qū)動）

可用手動操作各軸運行，檢查運行方向，看其是否符合要求。檢查X、W二軸的電機轉(zhuǎn)動方向是否符合同步軸要求。一切正常后才能將齒輪與執(zhí)行齒條嚙合。

六、控制技術(shù)研發(fā)部門必不可少

既然上面說到控制技術(shù)如此重要，那么作為一個成熟的切割企業(yè)的話，控制技術(shù)研發(fā)自然要放到十分突出的位置，不僅有利于控制技術(shù)的研究！開發(fā)，同時也可以對公司技術(shù)研發(fā)做一個相對合理的總結(jié)和管理"對此，我所在的企業(yè)就設(shè)立了數(shù)控技術(shù)研發(fā)部門，開發(fā)有用于平板數(shù)控切割的FastCAM自動編程套料軟件和FastCNC數(shù)控切割專家系統(tǒng)，用于管子相貫線切割的FastPBC/PIPE/FRAME五軸聯(lián)動的管子相貫線數(shù)控系統(tǒng)/管子切割軟件/管架鋼結(jié)構(gòu)制造軟件，以及用于平板坡口切割的FasCtAMBveel平板坡口編程套料軟件和FasFtNC五軸聯(lián)動坡口切割數(shù)控系統(tǒng)。

七、結(jié)束語

該系統(tǒng)應(yīng)用了PLC控制、數(shù)控技術(shù)、伺服驅(qū)動和切割高度控制器，通過系統(tǒng)集成提高了設(shè)備的自動化控制水平，達到了當(dāng)今切割設(shè)備自動化控制的先進水準(zhǔn)。從現(xiàn)場加工情況看，完全滿足了生產(chǎn)的控制要求，控制系統(tǒng)經(jīng)濟實用、控制精度高以及符合國內(nèi)操作習(xí)慣等的特點，使其具有廣闊的市場前景。

參考文獻：

[1]雷剛. 數(shù)控切割機圖形顯示與實時跟蹤[D]. 西南交通大學(xué) 2012

[2]胡明華. 基于PC104工控機的切割機數(shù)控系統(tǒng)研制[D]. 西南交通大學(xué) 2011

[3]施蕓. 數(shù)控切割機工藝控制系統(tǒng)設(shè)計與制作[D]. 西南交通大學(xué) 2011

第5篇：數(shù)控電源的設(shè)計與制作范文

關(guān)鍵詞： 半閉環(huán)控制 全閉環(huán)控制 光柵尺 間隙補償 精準(zhǔn)制造

伴隨著制造業(yè)的迅速發(fā)展，制造業(yè)的精準(zhǔn)制造已經(jīng)成為行業(yè)的共識，加工高精度的產(chǎn)品一定要有高精度的設(shè)備作為支撐，數(shù)控機床是當(dāng)代機械制造業(yè)的主流裝備，是市場熱門商品，原來半閉環(huán)控制數(shù)控機床是將位置檢測裝置安裝在伺服電機的端部或是絲桿的端部，通過間接測量絲桿的角位移從而得到工作臺的實際位置，再對工作臺的實際位移量進行補償，它沒有直接測量出工作臺的實際位移，然而因為伺服進給電機與絲桿不同軸、絲桿的熱脹冷縮、絲桿的螺距誤差、傳動間隙、彈性變形等都影響了機床的精度，但在半閉環(huán)系統(tǒng)里測量反饋元件就沒有檢測機械部分的精度，這就影響了數(shù)控機床的總體控制精度。目前半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)已無法滿足用戶的需求，數(shù)控機床為了滿足現(xiàn)代制造業(yè)的需求，不斷向高速和高精度數(shù)控機床發(fā)展。 將位置檢測器裝置直接安裝在工作臺上的全閉環(huán)數(shù)控機床， 它能直接檢測機床的實際位置反饋信號，隨時進行比較，根據(jù)其差值與指令進給位移的要求，按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換后，隨時對驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速進行校正，提高了控制精度。但全閉環(huán)數(shù)控機床一般價格都比較昂貴，對于很多已經(jīng)購買了半閉環(huán)數(shù)控機床的企業(yè)來說，重新采購的話，成本必然很高，然而根據(jù)加工零部件的需要，購買相關(guān)部件，改裝全閉環(huán)機床無疑是節(jié)約成本，提高精度的良策。

1.選擇光柵考慮的主要因素：

大部分的設(shè)備都能用的是方波輸出的光柵尺，工作電壓有5V，24V的，然后主要選擇精度等級、測量行程、分辨率、輸出的是ABZ相還是帶有反相信號的差分輸出尺。光柵尺的測量方式分增量式光柵尺和絕對式光柵尺兩種，所謂增量式光柵尺就是光柵掃描頭通過讀出到初始點的相對運動距離而獲得位置信息，為了獲得絕對位置，這個初始點就要刻到光柵尺的標(biāo)尺上作為參考標(biāo)記，所以機床開機時必須回參考點才能進行位置控制。而絕對式光柵尺以不同寬度、不同問距的閃現(xiàn)柵線將絕對位置數(shù)據(jù)以編碼形式直接制作到光柵上，在光柵尺通電的同時后續(xù)電子設(shè)備即可獲得位置信息，不需要移動坐標(biāo)軸找參考點位置，絕對位置值從光柵尺比增量式光柵尺成本高 20%左右，機床設(shè)刻線上直接獲得。

2.安裝注意事項：

2.1.光柵尺體的唇形密封條部分必須避開切削液濺落方向，這樣有利于尺體的有效密封。

2.2.動態(tài)特性要求高，或切削振動大的場合采用尺體全長固定方式。

2.3.在安裝條件允許的情況下，優(yōu)先選擇把讀書頭安裝在相對固定的部件上，這樣有利于輸出導(dǎo)線的布置。

2.4.尺體相對于導(dǎo)軌運動方向的平行度誤差不大于0.2毫米。

2.5.尺體相對安裝面的平行度誤差不大于0.2毫米。

2.6.讀書頭與尺體間隙控制在1～1.5mm以內(nèi)，誤差不大于0.2毫米。

2.7.位移傳感器限位裝置光柵線位移傳感器全部安裝完以后，一定要在機床導(dǎo)軌上安裝限位裝置，以免機床加工產(chǎn)品移動時讀數(shù)頭沖撞到主尺兩端，從而損壞光柵尺。另外，用戶在選購光柵線位移傳感器時，應(yīng)盡量選用超出機床加工尺寸100mm左右的光柵尺，以留有余量。

3.下面以華中數(shù)控808型系統(tǒng)為例，介紹數(shù)控車床X軸的半閉環(huán)改裝全閉環(huán)流程。

3.1.光柵尺選型

改裝前要保證數(shù)控系統(tǒng)、驅(qū)動器、光柵尺相關(guān)性能要相互支持，機床在半閉環(huán)情況下是正常狀態(tài)。根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)和驅(qū)動器及機床X軸行程選擇中科院長春光機所的JC09型號光柵尺，有效行程295毫米，分辨率0.01微米。

3.2.光柵尺安裝

將主尺安裝在機床的工作臺（小拖板）上，隨機床走刀而動，讀數(shù)頭固定在床身上，并找正，布好線，安裝圖如下，傳感器應(yīng)附帶加裝護罩，護罩的設(shè)計是按照傳感器的外形截面放大留一定的空間尺寸確定，護罩通常采用橡皮密封，使其具備一定的防水防油能力。

3.3.相關(guān)參數(shù)設(shè)置

改裝前先開機將數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)X軸的補償值清零，關(guān)機再將光柵尺的信號線插入驅(qū)動器的XS6接口，將X軸電機動力電源線斷開。

3.3.1.開機修改如下驅(qū)動器參數(shù)，并保存。

PA34=2003（修改驅(qū)動器參數(shù)允許），STB12=1（驅(qū)動器識別光柵尺協(xié)議），STB13=0，STB14=1，PA10=0，PB54=默認值（全閉環(huán)跟蹤誤差），PB55=3（分頻比），PB53=200（驅(qū)動器上電使能時間），PA34=1230（保存允許）。

3.3.2.修改系統(tǒng)軸參數(shù)

100004參數(shù)電子齒輪比分子為4000，100005號參數(shù)電子齒輪比分母為50000，100067號電機每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)為50000；設(shè)備6中的506015號反饋位置循環(huán)脈沖數(shù)設(shè)為50000。

3.3.3.保存參數(shù)并斷電，再重新上電。

3.3.4.在顯示畫面中按下“聯(lián)合”顯示，人為的轉(zhuǎn)動X軸向正方向移動，看機床實際坐標(biāo)值是否是增大的，否則將驅(qū)動器參數(shù)PA10改為512，一定要確認正確后才能關(guān)電，插入X軸電機的電源線，否則可能會發(fā)生飛車現(xiàn)象，損壞機床或光柵尺。

3.4.設(shè)置機床參考點

開機手動將X軸移動到參考點位置，設(shè)置X軸的機床參考點，計算所得的參考點電機位置數(shù)值輸入到100012號參數(shù)中（編碼器反饋偏置量）。

3.5.設(shè)置機床X軸的正負軟限位。

注意正確設(shè)置軸的正負軟限位，以免機床超程損壞光柵尺，最好保證光柵尺的定尺兩端和動尺有10mm的空間。

4.結(jié)論

通過數(shù)控系統(tǒng)、驅(qū)動器和光柵尺的正確合理配型，優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)和驅(qū)動器的參數(shù)，數(shù)控車床的定位精度、重復(fù)定位精度均能提高到幾個微米以內(nèi)，滿足大部分零件的加工精度要求，特別有利于批量生產(chǎn)的產(chǎn)品的一致性。另安裝絕對式光柵尺的機床，在重新開機后無需執(zhí)行參考點回零操作，就立刻重新獲得各個軸的當(dāng)前絕對位置以及刀具的空間指向，因此可以馬上從中間處開始繼續(xù)原來的加工程序，大大提高了數(shù)控機床的有效加工時間，并對重要部件的狀態(tài)進行實時監(jiān)控，提高機床的可靠性，另外還可以在任何時間確定機床運動部件所處的位置。在實際的過程中，我們可以根據(jù)現(xiàn)有的設(shè)備，考慮合理的性價比，選擇滿足加工要求的最佳配置來完成全閉環(huán)改造，不僅可以降低生產(chǎn)成本，也讓眾多中小企業(yè)以較小的代價，跟上快速發(fā)展高精現(xiàn)代加工技術(shù)的步伐，對數(shù)控機床廠和數(shù)控制造業(yè)有著重要的意義。

參考文獻：

第6篇：數(shù)控電源的設(shè)計與制作范文

關(guān)鍵詞：數(shù)控改造 數(shù)控龍門銑 840D SL數(shù)控系統(tǒng)

一、引言

HAGEMATIC S201數(shù)控龍門銑是奧地利HAGE機床廠90年代的產(chǎn)品，采用西門子840C數(shù)控系統(tǒng)，具有一個主軸、一個C軸、一個A軸、三個控制軸，具有較強的型材加工能力。但由于該設(shè)備使用年限已久，電氣、機械等方面都存在一定的老化和磨損，導(dǎo)致設(shè)備的故障率、停機率升高，嚴重威脅生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。

考慮到該機床的功能較齊全，主要功能部件完好。對其采用技術(shù)改造，不僅設(shè)計風(fēng)險小，節(jié)省大量投資且更能充分地體現(xiàn)企業(yè)的使用意愿。本課題以此為研究背景，采用西門子840D SL數(shù)控系統(tǒng)對其進行改造。

二、改造技術(shù)方案[1，2]

機床是由機、電、液三個部分組成，在設(shè)計總體方案時應(yīng)從這三方面來考慮機床的各種功能和使用情況。

1.電氣部分[3]

1.1用840D sl系統(tǒng)替代原來的840C系統(tǒng)。

1.2用10.4寸液晶顯示器和全鍵盤MCP操作面板。

1.3選擇PCU50.3B-C+60G串口硬盤。

1.4驅(qū)動系統(tǒng)采用S120+1FK7伺服電機+1PH7電機代替原驅(qū)動系統(tǒng)。

1.5更新各軸外制編碼器，增加四個SMC20模塊。

1.6將各軸由開環(huán)改為半閉環(huán)控制。

1.7制作新的操作站。

2.機械部分

對機械損壞的部分進行修復(fù)，損壞部件更新，并制作電機連接部分。

三、系統(tǒng)硬件設(shè)計

1.數(shù)控系統(tǒng)選型

根據(jù)該設(shè)備的電氣控制和機械加工特點，考慮性價比、技術(shù)方面、操作方面的因素。我們采用西門子840D SL數(shù)控系統(tǒng)，具體選型歸納如下：

1.1PCU模塊：PCU50.3B-C.

1.2OP單元：OP 010.

1.3MCP單元： MCP483C PN.

1.4NCU模塊：NCU720.2.

1.5電源模塊：ALM.

1.6驅(qū)動裝置：S120.

1.7進給軸伺服電機：1FK7.

1.8主軸伺服電機：1PH7.

2.電氣系統(tǒng)改造設(shè)計

2.1根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)軟硬件功能，結(jié)合HAGE數(shù)控車床的實際情況，對原電氣控制線路進行重新設(shè)計。

2.2機床輔助系統(tǒng)電路設(shè)計，包括自動換刀裝置、等輔助電路設(shè)計。

2.3對機床液壓系統(tǒng)控制重新設(shè)計。

四、系統(tǒng)的調(diào)試軟件、機床參數(shù)[4]設(shè)置及調(diào)整、程序設(shè)計

1.調(diào)試軟件

在PCU上安裝840D SL的HMI軟件， 840D SL數(shù)控系統(tǒng)NCU中集成了S7-300PLC和CNC單元。對PLC程序設(shè)計和調(diào)試采用STEP7_V5.5_CN，該軟件安裝完成后再安裝NCU中自帶的光盤Toolbox for 840D Sl，其中集成了840D SL的硬件組態(tài)[5]信息，同時也集成了NC-VAR Selector等軟件。

接下來我們需要安裝S120的調(diào)試軟件STARTER和一些附助工具vncviewer、WinSCP等。

2.機床參數(shù)設(shè)置及調(diào)整

數(shù)控機床電氣改造的一項重要工作就是在機床硬件安裝完成后進行CNC系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定。NC調(diào)試就是要完成機床的參數(shù)匹配工作。機床數(shù)據(jù)設(shè)定包括：

2.1通道MD數(shù)據(jù)設(shè)定。它用來實現(xiàn)各個伺服軸的定義和通道命名等工作。

2.2軸相關(guān)MD數(shù)據(jù)設(shè)定。它完成對針對各個軸的特征參數(shù)的設(shè)定，如主動編碼器、限位、速度設(shè)定等。

2.3坐標(biāo)軸的試運行及優(yōu)化。在坐標(biāo)軸的參數(shù)設(shè)定完成后，灌入基本的PLC程序，軸就可以運行了。如果軸的運動狀態(tài)不理想，如抖動、響應(yīng)速度等就需要對軸進行參數(shù)優(yōu)化，有條件的最好做一次激光補償。

2.4在軸數(shù)據(jù)調(diào)整過程中也可以使用STARTER軟件進行調(diào)整、監(jiān)控等。

3.系統(tǒng)程序設(shè)計

在840D SL系統(tǒng)中NCU與PLC、PLC與CPU50之間的通訊都是通過接口信號DB來實現(xiàn)的，因此我們在進行設(shè)計過程中必須清楚的了解每個DB塊的含義。每個DB接口[6]的說明在《840D SL簡明調(diào)試手冊》和DOCONCD中都有闡述。當(dāng)PLC程序調(diào)試完成后我們需要對編制報警文本。

本設(shè)備設(shè)計的重點和難點是在換刀程序上，它需要NC和PLC相互配合才能完成換刀動作，本文以此為例來說明PLC程序的編制過程。

床的刀庫是旋轉(zhuǎn)刀庫，總共有36個刀位，通過A軸進行控制?，F(xiàn)在以2號刀為設(shè)計對象，設(shè)計出換刀程序。為了在以后的加工過程中方便用戶使用，故編寫了L22換刀子程序，其子程序設(shè)計如下所示：

3.1執(zhí)行換刀指令 T02 L22；

3.2PLC對實際刀號和目標(biāo)刀號進行比較，如果不同執(zhí)行換刀程序，反之則完成換刀動作；

3.3各軸運動到換刀位置，刀庫旋轉(zhuǎn)到實際刀號所要放置的位置；

3.4執(zhí)行換刀動作，PLC通過各外部信號對換刀動作進行監(jiān)控，如果不對則報警結(jié)果換刀，反之則執(zhí)行后面的動作；

3.5換刀動作完成，各軸回到安全位置；

3.6換刀動作結(jié)束。

五、結(jié)束語

改造后機床幾何精度、定位精度、機床綜合性能等方面檢驗后，得出結(jié)論：HAGE數(shù)控龍門銑符合《數(shù)控定梁龍門雕銑床》第1部分：精度檢驗（JB/T 10818.1-2008）標(biāo)準(zhǔn)要求，機床的定位、幾何精度總體超過改造前的水平，機械、電控系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，資料齊全，達到了改造目標(biāo)，驗收合格，而且改造總費用控制在同檔次進口機床價格的25%以內(nèi)。

參考文獻

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[2]孔昭永.數(shù)控機床控制系統(tǒng)的選配[J].機械工人（冷加工），2002（6）：28-30.

[3]SIEMENS.SINUMERIK&SINAMICS 機床設(shè)備 樣本NC61？2010.

[4]SIEMENS.SINUMERIK 840D solution line簡明調(diào)試手冊，2012：21-1-21-27.

第7篇：數(shù)控電源的設(shè)計與制作范文

Abstract： DECKEL-FP4CC NC milling machine is produced in 90's，which could not operate because of the fault of Z axis servo motor， and same type motor had no production， so the Panasonic servo drive system substitute for Z axis servo system， and after the transformation， the machine runs well， providing a useful reference for the old machine tool to solve the similar fault.

關(guān)鍵詞： DECKEL-FP4CC數(shù)控銑；松下伺服驅(qū)動系統(tǒng)替代；技術(shù)改造

Key words： DECKEL-FP4CC NC milling machine；Panasonic servo drive system substitution；technological transformation

中圖分類號：TG547 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）10-0035-02

1 設(shè)備簡介

DECKEL-FP4CC數(shù)控銑是德國DECKEL公司90年代生產(chǎn)的設(shè)備，該數(shù)控銑數(shù)控系統(tǒng)采用DECKEL公司專用的數(shù)控系統(tǒng)，控制軟件采用DECKEL公司自己開發(fā)的DIALOG 11 CNC控制軟件，伺服驅(qū)動系統(tǒng)采用BOSCH SM系列伺服模塊，伺服電機采用SIEMENS 1FT系列電機，位置反饋采用HEIDENHAIN系列光柵尺，組成全閉環(huán)伺服系統(tǒng)。該設(shè)備機械性能穩(wěn)定，精度較高。CNC系統(tǒng)采用菜單操作方式，各種診斷齊全，使用方便。在我公司使用近二十年。該設(shè)備一直較穩(wěn)定，但再好的設(shè)備也有出問題的時候，去年該設(shè)備在工作中Z軸出現(xiàn)報警，經(jīng)過技術(shù)人員檢查，發(fā)現(xiàn)Z軸伺服電機損壞，經(jīng)過咨詢西門子公司，同型號的電機已不生產(chǎn)，也沒有替代產(chǎn)品，考慮到該設(shè)備機械性能穩(wěn)定，幾何精度沒有喪失，公司決定對其進行改造。

2 改造方案的選擇

方案1：保留原機床機械結(jié)不變，保留原來的光柵反饋系統(tǒng)，拆除原CNC系統(tǒng)、驅(qū)動模塊和伺服電機。采用成熟的數(shù)控系統(tǒng)和伺服驅(qū)動對該機床進行全面的升級改造，費用大約需25萬左右，改造周期大約兩個月。

方案2、保留原機床機械結(jié)構(gòu)和CNC系統(tǒng)不變，保留X、Y軸和主軸驅(qū)動不變，只拆除Z軸驅(qū)動和伺服電機。只對Z軸驅(qū)動模塊和Z軸電機進行技術(shù)改造。由于原CNC系統(tǒng)伺服控制采用模擬量控制，故這個方案較易試驗，費用大約只4萬元，改造周期二周。

方案1雖成熟，沒有風(fēng)險，但費用較多，周期較長，且該機床已使用近二十年，機械性能雖然較穩(wěn)定，但也接近壽命期，花費是否值得。方案2費用低，周期短，也不改變原操作界面和習(xí)慣，使用方便，但原CNC系統(tǒng)與新配的驅(qū)動系統(tǒng)之間能否對接，由于沒有成熟的經(jīng)驗，存在一定的風(fēng)險。雖然方案2存在風(fēng)險，經(jīng)綜合考慮決定采用方案2。

3 改造方案的實施

3.1 技術(shù)準(zhǔn)備

3.1.1 分析原機床原理圖 原機床的CNC控制系統(tǒng)采用DECKEL DIALOG11數(shù)控系統(tǒng)，CNC與Z軸驅(qū)動模塊信號如圖1。①速度模擬量信號±10VDC。②伺服使能信號24VDC。③伺服驅(qū)動模塊到CNC系統(tǒng)的信號只有兩個伺服故障報警信號BT1和BT2（24VDC）。④光柵位置反饋信號直接接入CNC系統(tǒng)。⑤PLC輸出的Z軸電機的剎車信號（24VDC）。

3.1.2 伺服模塊及電機的選擇 根據(jù)原來CNC驅(qū)動信號的要求，選擇技術(shù)成熟先進的松下伺服驅(qū)動系統(tǒng)，型號MFDDTB3A2。根據(jù)原電機扭矩和速度的要求，選擇與只配套的伺服電機：型號MSMA502P1H功率5KW電壓3相200VAC電流28.5A轉(zhuǎn)速3000r/min，自帶反饋編碼器和24V抱閘。

3.2 線路設(shè)計及安裝

3.2.1 線路設(shè)計 由于MFDDTB32伺服模塊供電電壓為3相200V，要增加一臺3相380V變3相200V 5KVA的變壓器T3。伺服模塊報警輸出端只有一個，可以接一個24V繼電器Kin1，再利用Kin1的兩對觸點做BT1和BT2的輸入。PLC輸出的驅(qū)動使能信號連接一個繼電器Krun1，Krun1的觸點連接24V到MFDD模塊的運行控制端。電源直接從原電源模塊前接入，增加一個14A的負荷開關(guān)QF3用于保護。電氣原理如圖2。

3.2.2 電氣安裝 原控制柜內(nèi)空間較大，在柜底適當(dāng)位置安裝變壓器T3，伺服模塊安裝在柜內(nèi)后板上，適當(dāng)位置裝負荷開關(guān)QF3和繼電器Kin1和Krun1，走線注意電磁干擾。

3.2.3 機械安裝 由于原滾珠絲杠與電機采用同步帶傳動，不改變原主從同步輪的齒比，由于新的電機比原來的電機尺寸要小很多，必須重新制作電機安裝法蘭和電機軸安裝同步輪的襯套，具體尺寸實際測繪。

3.3 伺服模塊參數(shù)設(shè)定和調(diào)試

3.3.1 主要參數(shù)設(shè)定 在按下緊停按鈕情況下機床通電，新的伺服模塊上電，設(shè)定伺服模塊的參數(shù)：參數(shù)Pr02設(shè)為1，表示 S模式（速度控制模式）。Pr21設(shè)為6（慣量自動學(xué)習(xí)）。參數(shù)Pr50為速度控制模擬電壓值，單位為（r/min）/v，它的大小決定著Z軸運行速度的準(zhǔn)確度。Pr50值與Z軸的最高G0速度S、Z軸絲杠螺距T、模擬量最大電壓值V、主從同步輪的齒比P有關(guān)，如下公式：Pr50﹦S÷T÷P÷V。在此機床中S=10000mm/min，T=10mm，V=10v，P=1/2，故Pr50=200。參數(shù)Pr51設(shè)定速度模擬電壓的方向，如果實際運行方向與理論給定方向不一致，請改變這個參數(shù)設(shè)定0或1。

3.3.2 上電調(diào)試 松開緊停按鈕，其他軸伺服上電，新的伺服模塊使能加上，檢查抱閘信號，確認抱閘松開（通電前可以在Z軸下方墊一塊枕木，防止意外滑落），將進給倍率調(diào)到最小，點動Z軸上升，同時觀察實際位置和理論顯示是否變化，確認Z軸實際上升，但Z軸上升到一定距離就出現(xiàn)Z軸跟隨誤差過大報警。將顯示屏幕切換到跟隨誤差監(jiān)視界面，發(fā)現(xiàn)隨Z軸移動距離越大，Z軸跟隨誤差就越大，這說明實際速度與理論速度有誤差，伺服模塊的參數(shù)Pr50設(shè)定不正確。仔細檢查各個參數(shù)的選擇，發(fā)現(xiàn)絲杠螺距測量不正確，應(yīng)該是8mm而不是10mm。Pr50應(yīng)設(shè)為250。修改參數(shù)后Z軸運行平穩(wěn)，定位準(zhǔn)確，滿足生產(chǎn)要求。

4 總結(jié)

這次改造技術(shù)可能不是最先進的和最好的，但達到了原來預(yù)想的目的，為公司節(jié)約了改造經(jīng)費，為老機床解決相似故障提供一種借鑒和思路。

參考文獻：

[1]宋濤，張清泉，張勇，安晨輝，張飛虎.基于PMAC的直線電機進給控制系統(tǒng)研究[J].航空精密制造技術(shù)，2009（05）.

第8篇：數(shù)控電源的設(shè)計與制作范文

關(guān)鍵詞：測量儀光柵裝置應(yīng)用分析

中圖分類號：TN29文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2012）03-0000-00

測量機屬于精密儀器，選擇安裝地點時，要考慮機器類型、外型尺寸、機器重量、結(jié)構(gòu)形式、周圍環(huán)境，如振動情況、溫度條件、適合的吊裝，輔助設(shè)備如：合適的氣源、電源的安排等。安裝測量機最合適的地方是溫度、濕度和振動等都可以被穩(wěn)定控制的房間，一般不適于有陽光的直射方向，最好朝向為北向或沒有窗戶，因為陽光對于室內(nèi)的溫度有影響，不利于溫度的控制，本文重點對數(shù)控機床中的光柵測量的裝置問題進行了探討和研究。

1、數(shù)控機床中測量裝置的技術(shù)分析

當(dāng)前最為先進的測量技術(shù)都是采用材料累加原理，以光敏樹脂為原材料，導(dǎo)入三維圖利用Magics軟件進行編程數(shù)據(jù)處理，能在很短的時間內(nèi)直接制造產(chǎn)品樣品，無須傳統(tǒng)的機械加工機床和模具。設(shè)計者可以把快速成型出來的實體手板樣件對設(shè)計方案進行評定，對產(chǎn)品功能進行驗證，經(jīng)過模擬試驗進行生產(chǎn)可行性評估，根據(jù)用戶對設(shè)計方案的反饋信息，對設(shè)計方案再進行修改和再驗證，這樣可以得到工作性能和經(jīng)濟性能優(yōu)良的設(shè)計方案，既節(jié)省了設(shè)計費用，又縮短了產(chǎn)品研制周期。它的最大的特點是制作過程和制作成本不受樣件本身的復(fù)雜程度影響，真正實現(xiàn)了想得到，做得到。光柵快速成型機的具有成型速度快、精度高和表面質(zhì)量好等特點。

目前由上海滬量測量公司研發(fā)的RS系列SLA激光快速成型機通過了高新技術(shù)成果論定，是國內(nèi)快速成型制造設(shè)備的典型代表之一。RS系列激光快速成型設(shè)備采用國際上最先進的激光快速成型工藝Stereo Lithography(SL)。SL工藝是機械、激光、光化學(xué)、軟件、控制技術(shù)的結(jié)晶,它是基于光敏樹脂受紫外光照射凝固的原理,計算機控制激光逐層掃描固化的截面是由零件的三維CAD模型軟件分層得到，直至最后得到光敏樹脂實物原型。目前快速成型技術(shù)已經(jīng)在汽車、航空、航天、電子、家電、工業(yè)設(shè)計以及高等教育等國民經(jīng)濟的主戰(zhàn)場得到廣泛應(yīng)用。公司研發(fā)生產(chǎn)的SLA激光快速成型機已出口多個國家和地區(qū)，產(chǎn)生了顯著的社會效益，應(yīng)用前景十分廣闊。

2、光柵測量裝置的應(yīng)用

2.1測量原理

光柵測量是利用光的衍射原理，通過疊放的光柵的相對運動，產(chǎn)生與之同步移動的莫爾條紋信號，然后通過讀數(shù)頭與后續(xù)電路，將導(dǎo)軌、工作臺的位置等信號轉(zhuǎn)變成信號讀出來，其讀數(shù)分辨率可達5nm。當(dāng)兩塊相同的長光柵跌合，如果柵線的夾角很小時，莫爾條紋的方向與光柵條紋方向近似垂直。光柵盤上黑白刻線的相對移動，會產(chǎn)生光強度周期性變化，此光信號經(jīng)光電池轉(zhuǎn)換成為周期性的電信號，對電信號進行分析處理，就可獲得光柵相對移動的位移量。

2.2光柵尺工作原理

光柵由光源、主光柵、指示光柵及光電元件所組成。其中計量光柵主要利用光柵的莫爾條紋現(xiàn)象來測量位移，這種方法具有測量精度高，對測量時的相對約束小等優(yōu)點；在測量過程中，要將光源放置在主光柵的側(cè)面，光電元件放置在指示光柵的側(cè)面，當(dāng)主光柵與指示光柵發(fā)生相對位移時，由于光源的照射造成兩光柵尺的線紋相交，從容產(chǎn)生了明暗相間的莫爾條紋。光柵傳感器會產(chǎn)生近似正弦函數(shù)的曲線，指示光柵的光元件將這種放大信號進行整合，輸入脈沖信號，最終形成了兩路相角相差90°的脈沖方波，從而進行測量位移的大小和方向。

2.3光柵莫爾條紋的辨向

光柵信號的辨向是實現(xiàn)光柵動態(tài)測量的關(guān)鍵步驟，因為莫爾條紋的光強度近似呈正弦曲線變化，所以光電元件所感應(yīng)的光電流也會成為近似正弦曲線的規(guī)律變化；對于這種信號，經(jīng)過放大、整合后會形成脈沖，最終轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息輸出，可以根據(jù)脈沖的個數(shù)確定位移量。在測量中，可以利用計數(shù)器的脈沖數(shù)的增加和減少來辨別莫爾條紋的移動方向，如果輸入可逆計數(shù)器的脈沖數(shù)累加，則莫爾條紋向正向移動，如果輸入可逆計數(shù)器的脈沖數(shù)減少，則莫爾條紋反向移動。因此，在光柵的動態(tài)測量時，一定要掌握光柵條紋的辨向。

3、光柵測量裝置的維護

3.1 Z軸檢測信號丟失

在數(shù)控機床工作過程中，由于設(shè)備磨損，導(dǎo)致零件間隙過大，或者零件損壞，都會產(chǎn)生機器故障，因此在數(shù)控機床工作期間要做好光柵測量裝置的維護工作，及時在設(shè)備運行中發(fā)現(xiàn)問題。當(dāng)光柵測量裝置使用時間過長，可能會出現(xiàn)零件老化等問題，出現(xiàn)信號丟失，沒有將這些數(shù)據(jù)讀入設(shè)備，最終導(dǎo)致測量出現(xiàn)錯誤，為了保證測量過程中信號不會丟失，就要做好光柵測量裝置的維護。在機床工作的過程中，從掃描單元輸出三組信號，其中兩組增量信號由四個光電池產(chǎn)生，把兩個相差180°的光電池連接在一起，他們的推挽就會形成兩組近似正弦波，相位相差90°的信號串；另外一組基準(zhǔn)信號也由兩個相差180°的光電池接成推挽式，輸出一個尖峰信號，這個信號智慧在晉國標(biāo)志時，產(chǎn)生，用來確認機床的基準(zhǔn)點。兩組正弦波增量信號經(jīng)過放大整形后成為三角波信號串，這些信號分頻后會在一個信號周期中產(chǎn)生多個脈沖，即所謂的倍頻處理。增量信號經(jīng)倍頻細分后，經(jīng)輸出板處理成為矩形信號串，送入數(shù)控系統(tǒng)測量板。而光柵尺柵距為100μm，增量信號經(jīng)過處理后，每一刻繪產(chǎn)生1μm，這就是機床的分辨率。

3.2加工時出現(xiàn)周期性波紋

當(dāng)機床加工過程中出現(xiàn)了表面出現(xiàn)周期性波紋的情況，觀察機床，會看到X軸電機在低速運轉(zhuǎn)時出現(xiàn)周期性擺動，這是就需要檢查機械和液壓系統(tǒng)是否存在問題，若這些部位正常工作，則故障可能出現(xiàn)X軸測量裝置，可以用雙路示波器觀察掃描單元送出的兩路正弦信號；造成電機低速運轉(zhuǎn)，且不穩(wěn)定的原因主要是測量裝置輸出的信號不穩(wěn)定，而造成測量值失誤，計算機因而送出的指令電壓就不穩(wěn)定，當(dāng)更換一個新的掃描單元后，機床就會恢復(fù)正常工作。

4、結(jié)語

雖然光柵測量裝置能達到較高的測量精度，但對操作者的要求也較高。操作者必須了解光柵測量裝置的工作原理，熟練掌握其使用功能，才能在實際應(yīng)用中發(fā)揮出它的優(yōu)勢地位，提高機床的加工精度，有效的進行誤差檢測并將誤差控制到最小，以滿足用戶對加工精度的具體要求。

參考文獻

第9篇：數(shù)控電源的設(shè)計與制作范文

表面貼裝技術(shù)(SMT)和通孔插裝技術(shù)(THT)的PCB板設(shè)計規(guī)范大不相同。SMT工藝對PCB板的要求非常高，PCB板的設(shè)計直接影響焊接質(zhì)量。在確定表面貼裝PCB板的外形、焊盤圖形以及布線方式時應(yīng)充分考慮電路板組裝的類型、貼裝方式、貼片精度和焊接工藝等。只有這樣，才能保證焊接質(zhì)量，提高功能模塊的可靠性。

一、 表面貼裝PCB板外形及定位設(shè)計

PCB板外形必須經(jīng)過數(shù)控銑削加工。如按貼片機精度±0.02mm來計算，則PCB板四周垂直平行精度即形位公差應(yīng)達到±0.02mm。對于外形尺寸小于50mm*50mm的PCB板，宜采用拼板形式，具體拼成多大尺寸合適，需根據(jù)貼片機、絲印機規(guī)格及具體要求而定。PCB板漏印過程中需要定位，必須設(shè)置定位孔。以英國產(chǎn)DEK絲印機為例，該機器配有一對D3mm的定位銷，相應(yīng)地在PCB上相對兩邊或?qū)蔷€上應(yīng)設(shè)置至少兩個D3mm的定位孔，依靠機器的視覺系統(tǒng)(Vision)和定位孔保證PCB板的定位精度。

PCB板的四周應(yīng)設(shè)計寬度一般為(5±0.1)mm的工藝夾持邊，在工藝夾持邊內(nèi)不應(yīng)有任何焊盤圖形和器件。如若確實因板面尺寸受限制，不能滿足以上要求，或采用的是拼板組裝方式，可采取四周加邊框的制作方法，留出工藝夾持邊，待焊接完成后，手工掰開去除邊框。

二、 PCB板的布線方式

1、走線要求

布線時盡量走短線，特別是對小信號電路來講，線越短電阻越小，干擾越小，同時藕合線長度盡量減短。

同一層上的信號線改變方向時應(yīng)該避免直角拐彎，盡可能走斜線，且曲率半徑大些的好。導(dǎo)線的分布應(yīng)考慮均勻、美觀。

2. 走線寬度和中心距

PCB板線條的寬度要求盡量一致，這樣有利于阻抗匹配。從PCB板制作工藝來講，寬度可以做到0.3mm、0.2mm甚至0.1mm，中心距也可以做到0.3mm、0.2mm、0.1mm，但是，隨著線條變細，間距變小，在生產(chǎn)過程中質(zhì)量將更加難以控制，廢品率將上升，制造成本將提高。除非用戶有特殊要求，選用0.3mm線寬和0.3mm線間距的布線原則是比較適宜的，它能有效控制質(zhì)量。

3、 電源線、地線的設(shè)計

對于電源線和地線而言，走線面積越大越好，以利于減少干擾，對于高頻信號線最好是用地線屏蔽，應(yīng)首先考慮信號線，再考慮電源線。同時應(yīng)根據(jù)電路設(shè)計處理好地線和靜電屏蔽層，必要時可以考慮大面積敷銅。

4、 多層板走線方向

多層板走線要按電源層、地線層和信號層分開，減少電源、地、信號之間的干擾。多層板走線要求相鄰兩層PCB板的線條應(yīng)盡量相互垂直或走斜線、曲線，不能平行走線，以利于減少基板層間藕合和干擾。大面積的電源層和大面積的地線層要相鄰，其作用是在電源和地之間形成了一個電容，起到濾波作用。

三、 焊盤設(shè)計控制

因目前表面貼裝元器件還沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不同的國家，不同的廠商所生產(chǎn)的元器件外形封裝都有差異，所以在選擇焊盤尺寸時，應(yīng)與自己所選用的元器件的封裝外形、引腳等與焊接相關(guān)的尺寸進行比較，確定焊盤長度、寬度。

1、 焊盤長度

焊盤長度在焊點可靠性中所起的作用比焊盤寬度更為重要，焊點可靠性主要取決于長度而不是寬度。

2、 焊盤寬度

對于0805以上的阻容元器件，或腳間距在1.27mm以上的SD、SOJ等IC芯片而言，焊盤寬度一般是在元器件引腳寬度的基礎(chǔ)上加一個數(shù)值，數(shù)值的范圍在0.1-0.25mm之間。而對于0.65mm包括0.65mm引腳間距以下的IC芯片，焊盤寬度應(yīng)等于引腳的寬度。對于細間距的QFP，有的時候焊盤寬度相對引腳來說還要適當(dāng)減小，如在兩焊盤之間有引線穿過時。

3、 焊盤間線條的要求

應(yīng)盡可能避免在細間距元器件焊盤之間穿越連線，確需在焊盤之間穿越連線的，應(yīng)用阻焊膜對其加以可靠的遮蔽。

4、焊盤對稱性的要求

對于同一個元器件，凡是對稱使用的焊盤，如QFP、SOIC等等，設(shè)計時應(yīng)嚴格保證其全面的對稱，即焊盤圖形的形狀、尺寸完全一致，以保證焊料熔融時，作用于元器件上所有焊點的表面張力保護平衡，以利于形成理想的優(yōu)質(zhì)焊點，保證不產(chǎn)生位移。

四、 基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)(Mark)設(shè)計要求

在PCB板上必須設(shè)置有基準(zhǔn)標(biāo)志，作為貼片機進行貼片操作時的參考基準(zhǔn)點。不同類型的貼片機對基準(zhǔn)點形狀、尺寸要求不一樣。一般是在PCB板對角線上設(shè)置2-3個D1.5mm的裸銅實心作為基準(zhǔn)標(biāo)志。

對于多引腳的元器件，尤其是引腳間距在0.65mm以下的細間距貼裝IC，應(yīng)在其焊盤圖形附近增設(shè)基準(zhǔn)標(biāo)志，一般在焊盤圖形對角線上設(shè)置兩個對稱基準(zhǔn)點標(biāo)志，作為貼片機光學(xué)定位和校準(zhǔn)用。

五、其他要求

1、 過渡孔處理

焊盤內(nèi)不允許有過渡孔，且應(yīng)避免過濾孔與焊盤相連，以避免因焊料流失所引起的焊接不良。如過渡孔確需與焊盤互連，且過渡孔與焊盤邊緣之間的距離大于1mm.

2、字符、圖形的要求