阴极轨迹式平动型电铸机床PLC控制系统设计与实验.pdfVIP

《电加工与模具}2014年第6期 设计 ·研 究 床身是机床 的主体 ，采用立式设计结构 ，包括 控系统结构见图4。 电铸反应槽 、储液槽 、循环泵 、过滤柱 、—z两轴步 进驱动平 台、平动阴极 、悬挂式 阳极 、pH计探头 、钛 加热器 、温度计探头 、液位开关等零部件 ，主要结构 材料选用耐腐蚀的PP塑料。电气控制柜主要包括 PLC控制器 、触摸屏人机交换界面 、步进 电机驱动 图4 温度 PID控制系统结 构 器 、控制循环泵和加热器的继电器按钮开关等 。 工业上广泛使用 的控制方法是采用基于差值 1．2 控制要求 信号 的比例 、积分和微分进行控制量 的计算 ，即增 机床采用基于 PLC的控制系统 ，其控制要求 量式 PID计算法9[l。其控制规律的数学模型为： 为：① 能实现阴极在 —z轴平面的轨迹式循环运 r，1 71 动 ．且有多种轨迹 的平动模式供选择；② 能实现阴 Uo=_1+[(ef一¨)+表 + 葫 极在 —z轴平面的点动；③ 能实现对铸液温度的 式中：为采集周期 ；e、e 、e之为 t时刻 、(t-1)时刻 PID控制；④ 能实时监测pH值、液位等物理量。 和(一2)时刻的差值信号。 机床采用 PLC与 HMI相结合的方式来控制铸 2 控制系统设计 液温度。通过触摸屏设定铸液温度值，温度传感器 2．1 控制系统结构 检测铸液温度高于或低于设定值时，PLC将 自动进 2．1．I X—Z两轴轨迹式运动控制系统结构 行 PID计算 。根据计算结果来执行程序关闭或启动 基于 PLC控制器的平面插补计算通常需要增 加热器 。 加价格昂贵的定位模块。阴极轨迹式平动型电铸机 2．1．3 液位控制系统结构 床只需控制 阴极在平面内按一定 的轨迹运行 ，精度 电铸成形过程 中，铸液从储液槽中经循环泵抽 要求不高。因此可直接通过控制 PLC两个高速脉冲 入过滤柱 ，然后进入电铸槽发生 电化学反应 ，再回 输 出口的脉冲频率和脉冲方 向来实现 ，其运动控制 流到储液槽 中。加工过程 中，电铸槽 的液位是动态 系统结构见 图2。本机床设计了两种阴极平动轨迹 变化的，为保证 电铸工艺的稳定 ，需控制稳定的液 模式 (图3)。 位。机床设计了基于PLC的液位 自动控制系统结构 (图5)[1ol。当液位传感器检测到液位高于或低于设 定的液位高度时，PLC将执行液位程序控制模块， 控制循环泵的关闭和开启。 图2 —Z平动轨迹控制系统结构 Z轴 ‘ A ∞ ＼ ／＼ ／＼ 一 5 液位控制系统结 构