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(三)PLC在工業(yè)控制中應(yīng)用簡述

PLC除了在CNC中使用外，還廣泛用于冶金、機(jī)械、石油化工、能源交通乃至娛樂等各行業(yè)。

1.PLC的應(yīng)用類型

(1)順序控制和開關(guān)邏輯控制類型。這是最基本控制方式，已取代了傳統(tǒng)的繼電器。

(2)閉環(huán)過程控制類型：一個(gè)具有PID(比例、微分、積分)控制能力的PLC可用于過程控制，把變量保持在設(shè)定值上。

(3)組合數(shù)字控制類型。在機(jī)械加工中，將具有數(shù)據(jù)處理功能的PLC和CNC組成一體，實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制。

(4)組成多級(jí)控制系統(tǒng)類型?；鶎佑芍行⌒蚉LC和CNC等控制設(shè)備組成，中層由大型PLC進(jìn)行單元控制與監(jiān)督，上層由上位計(jì)算機(jī)做總體管理。

(5)選用PLC可對(duì)具有3-6個(gè)自由度的機(jī)器人進(jìn)行控制。

2.PLC在位置控制中的應(yīng)用。

PLC制造廠商提供的單軸或多軸位置控制模塊。位置控制模塊即可根據(jù)來自現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)信號(hào)和PLC的命令來調(diào)整控制輸出，移動(dòng)一軸或數(shù)軸到達(dá)目標(biāo)位置。特別適用于機(jī)床的點(diǎn)位直線伺服控制。

總體來說，可編程序控制器是一種新型自動(dòng)化控制裝置。最早用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器控制裝置，功能上只有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)以及順序控制等，而且只能進(jìn)行開關(guān)量控制。近年來，PLC把計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，發(fā)展成新型的工業(yè)控制器，其控制功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過邏輯控制的功能。

五、CNC裝置的選擇

1.根據(jù)數(shù)控機(jī)床的加工類別，有針對(duì)性的選擇。

2.根據(jù)數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)指標(biāo)和性價(jià)比進(jìn)行選擇。

3.具備基本功能的CNC裝置相對(duì)便宜，而帶有選擇功能的CNC裝置比較貴。所以，對(duì)于選擇功能，需要的再選。

4.一次考慮周全，不要遺漏。

第三節(jié)　數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

一、概述

伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡稱伺服系統(tǒng)(Serve system)，是一種以機(jī)械位置或角度作為控制對(duì)象的自動(dòng)控制系統(tǒng)。對(duì)于數(shù)控機(jī)床，如果說CNC裝置是數(shù)控機(jī)床的“大腦”，是發(fā)布“命令”的“指揮機(jī)構(gòu)”，那么伺服系統(tǒng)便是數(shù)控機(jī)床的“四肢”，是一種“執(zhí)行機(jī)構(gòu)”，能夠準(zhǔn)確地執(zhí)行由CNC裝置發(fā)出的運(yùn)動(dòng)命令。

伺服系統(tǒng)的性能在很大程度上決定了數(shù)控機(jī)床的性能。例如，數(shù)控機(jī)床的最高移動(dòng)速度、跟蹤精度、定位精度等重要指標(biāo)，均取決于進(jìn)給伺服系統(tǒng)的特性。

(一)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的分類

1.按控制對(duì)象和使用目的的不同，數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)可分為進(jìn)給伺服系統(tǒng)、主軸伺服系統(tǒng)和輔助伺服系統(tǒng)。

進(jìn)給伺服系統(tǒng)用于控制機(jī)床各坐標(biāo)軸的切削進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，是一種精密的位置跟蹤、定位系統(tǒng)，它包括速度控制和位置控制。

主軸伺服系統(tǒng)用于控制機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和切削過程中的轉(zhuǎn)矩和功率，一般只以速度控制為主。

輔助伺服系統(tǒng)用在各類加工中心或多功能數(shù)控機(jī)床中，用來控制刀庫、料庫等輔助系統(tǒng)，一般多采用簡易的位置控制。

2.按伺服系統(tǒng)調(diào)節(jié)理論，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)可分為開環(huán)、閉環(huán)和半閉環(huán)系統(tǒng)。

3.按驅(qū)動(dòng)部件的動(dòng)作原理又可將其分為電液控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)。其中，電氣控制系統(tǒng)又有步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之分。

4.按反饋比較控制方式，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)有脈沖比較、相位比較、幅值比較和全數(shù)字等伺服系統(tǒng)之分。

(二)數(shù)控機(jī)床對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求

1.高精度。要求伺服系統(tǒng)準(zhǔn)確定位，即定位誤差特別是重復(fù)定位誤差要小，并且伺服系統(tǒng)的跟隨精度高，即跟隨誤差小。一般定位精度達(dá)到μm級(jí)，高的要求達(dá)到±0.01～±0.005μm。

2.快速響應(yīng)，無超調(diào)。加工過程中，為了提高生產(chǎn)率和保證加工質(zhì)量，要求加(減)速度足夠大，以便縮短伺服系統(tǒng)過渡過程

時(shí)間。一般電動(dòng)機(jī)速度從零變到最高速，或從最高速降至零，時(shí)間在200毫秒以下，甚至小于幾十毫秒。

3.調(diào)速范圍寬。為保證在任何情況下都能得到最佳切削條件，要求進(jìn)給驅(qū)動(dòng)必須具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍(至少達(dá)到1：1000，有些高性能系統(tǒng)已能達(dá)到1：100000)。而且通常是無級(jí)調(diào)速。

4.低速大轉(zhuǎn)矩。且具有較強(qiáng)的過載能力。

5.可靠性高，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)，性能穩(wěn)定，使有壽命長，平均無故障間隔時(shí)間(MBTF)長。

數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)不同于進(jìn)給驅(qū)動(dòng)，主軸的工作運(yùn)動(dòng)通常為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不僅應(yīng)該具有寬的調(diào)速范圍，而且能在盡可能寬的速度范圍內(nèi)保持恒功率輸出。為了滿足不同數(shù)控機(jī)床的加工要求，還對(duì)主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提出一些特殊要求，如：

為了能在數(shù)控車床等機(jī)床上加工螺紋，要求主軸驅(qū)動(dòng)與進(jìn)給驅(qū)動(dòng)實(shí)行同步控制;

為了保證端面加工的表面粗糙度，要求數(shù)控車床、磨床等機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有恒線速切削功能;

在加工中心上，由于自動(dòng)換刀的需要，要求主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有高精度的停位控制功能;

有的數(shù)控機(jī)床還要求主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有角度的控制功能。

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（責(zé)任編輯：中大編輯）

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