一种工业机床自动化控制系统的制作方法

本发明涉及自动化控制技术领域，具体涉及一种工业机床自动化控制系统。

背景技术：

机床是指制造机器的机器，亦称工作母机或工具机，习惯上简称机床。一般分为金属切削机床、锻压机床和木工机床等。现代机械制造中加工机械零件的方法很多：除切削加工外，还有铸造、锻造、焊接、冲压、挤压等，但凡属精度要求较高和表面粗糙度要求较细的零件，一般都需在机床上用切削的方法进行最终加工。机床在国民经济现代化的建设中起着重大作用。车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床。十五世纪的机床雏形，由于制造钟表和武器的需要，出现了钟表匠用的螺纹车床和齿轮加工机床，以及水力驱动的炮筒镗床。1501年左右，意大利人列奥纳多·达芬奇曾绘制过车床、镗床、螺纹加工机床和内圆磨床的构想草图，其中已有曲柄、飞轮、顶尖和轴承等新机构。中国明朝出版的《天工开物》中也载有磨床的结构，用脚踏的方法使铁盘旋转，加上沙子和水来剖切玉石。工业革命导致了各种机床的产生和改进。十八世纪的工业革命推动了机床的发展。1774年，英国人威尔金森发明了较精密的炮筒镗床。次年，他用这台炮筒镗床镗出的汽缸，满足了瓦特蒸汽机的要求。为了镗制更大的汽缸，他又于1775年制造了一台水轮驱动的汽缸镗床，促进了蒸汽机的发展。从此，机床开始用蒸汽机通过曲轴驱动。如何提高机床的安全性能，同时提高机床各部件的使用寿命是本领域技术人员亟需解决的问题。数控机床是加工精度高且具有稳定的加下质量的高技术机床，可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件。在专利号为cn201510553302的专利文件中，公开了一种数控机床控制系统，包括mcu控制器、步进电动机、丝杆、机床工作台、主轴、刀具和轴承，所述mcu控制器输出的指令脉冲与步进电动机相连，所述步进电动机的驱动轴连接设置有丝杆，所述丝杆两端连接设置有轴承，所述丝杆与机床工作台相互配合连接，所述机床工作台上方设置有主轴箱。本发明通过mcu控制器输出的进给指令信号通过脉冲分配器来控制驱动电动机，另外通过设置速度检测器和位置检测器，所述位置检测器通过信号线与位置比较器相连，所述速度检测器通过信号线与速度控制器相连；并通过反馈消除从电动机到机床工作台的整个机械传动链中的传动误差，从而得到机床工作台的准确位置；控制方便、结构简单、价格便宜。

上述专利文件通过mcu控制器输出的进给指令信号通过脉冲分配器来控制驱动电动机，另外通过设置速度检测器和位置检测器，直接检侧机床工作台坐标的直线位移m，并通过反馈消除从电动机到机床工作台的整个机械传动链中的传动误差。但是对于如何提供一种结构简单，操作便捷，安全性能更高的工业机床自动化控制系统缺少技术性解决方案。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种工业机床自动化控制系统，用于解决如何提供一种结构简单，操作便捷，安全性能更高的工业机床自动化控制系统的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种工业机床自动化控制系统，包括cnc系统，所述cnc系统包括程序、输入输出设备、计算机数字控制装置、可编程控制器、主轴控制单元和速度控制单元，其特征在于：包括电流检测电路、过流保护电路、变频控制电路和复位控制电路，所述电流检测电路检测的信号中设霍尔传感器的输出为电流信号is，为了将电流信号送模/数转换器进行转换，将霍尔传感器的输出通过已知阻值的测量电阻rm，其两端电压降vm与电流信号is成正比，电流信号就线性转换为电压信号vm，即可经模/数转换后送入计算机，进行电流检测，电容c起滤波的作用，电位器vr给出参考电压，调节vr可以改变使保护电路动作的电源电压值，iu1和iw1经比较器比较后，其输出信号经光耦后送到逻辑芯片，与三相交流电压检测信号逻辑之后产生信号spdping，送到dsp的功率驱动保护中断输入，去封锁dsp的pwm口，所有pwm输出管脚全部为高阻状态，同时向dsp内核发出一个中断请求，通知cpu有异常情况发生，所述复位控制电路中人只要站上地毯，继电器zj动作，整个复位控制电路电源被切断；人离开地毯后，电恢复。

优选的，所述复位控制电路中14、15脚接dc24v，⑤、⑥脚外接复位按钮，18、19脚外接测试按钮，11、12脚是后级24v电源控制脚，21、22、23、24脚外接安全地毯，其中21和23通，22和24通。人未踩上地毯，21、23脚和22、24脚之间呈高阻状态，人一旦踩上地毯，21、23脚和22、24脚之间阻值降到约10ω。

优选的，所述复位控制电路中人未踩上地毯时，dc24v电压经,电路的22、21脚和外接地毯输入至24、23脚，此电压分别经电阻472、470送至05、06的基极，使q5、q6饱和导通，光耦u2、u3动作，这样，q3管因基极电位高而截止，q4管因基极电位低而截止，继电器rll、rl2、rl3不动作。12脚没有输出。此时，电源电压经rl2常闭触点、短接片j1、电阻472、稳压管dw2、光耦ul初组、电阻22l、短接片j2、光耦u3次级形成回路，光耦ul导通。

优选的，按下⑤、⑥脚所接的复位按钮，电容c4、c5的正极经短接片j3、复位按钮、短接片j4和电源负极23脚短接，由于电容两端有电压，电容正极接电源负极后，电容两端的电压不能突变，电容c4、c5相当于分别给三极管q5、q6基极加上了一个负电压，使q5、q6截止，光耦u2、u3无输出，而光耦u1正常输出。这样，三极管04由于基极电位上升而导通；继电器rll、rl3吸合，rll的一组常开触点闭合自锁；同时，三极管q3的基极也经电阻102、光耦u1次级、稳压管dw3、电阻2.2kω、rll的常闭触点至23脚，rl2也吸合，由于c1、c2两端有一电压，即使rll、rl3吸合而rl2不吸合或反之。此时⑩脚有dc24v输出，机器能正常启动工作。

优选的，所述复位控制电路中人踩上地毯时，21～23和22～24脚间阻值降为约10ω，接近于短路，21、23两脚间电压下降，继电器rll、rl2、rl3释放，同时，三极管92基极电位下降，控制q1导通程度降低，输出电流减小。

优选的，所述变频控制电路中控制端子主要有正转控制端子stf，由y3控制，以及三个速段的控制端子，高速端子rh，中速端子rm和低速端子rl，分别由plc的y2、y1、y0控制，使用plc输出端控制变频器时，需要将plc输出端的相应公共端com与sd相连接。

优选的，霍尔传感器检测到的两相电流信号iu、iv通过处理电路转换为电压信号ch1a、ch2a后，再送max125芯片进行模/数转换。由于直线电机绕组采用星形连接，根据电机学原理：iu+iv+iw＝0在检测出iu、iv后，可通过计算求出iw。因此在硬件设计时只需对三相交流电中的任意两相进行检测、数/模转换，以降低硬件成本。

(三)有益效果

本发明中人未踩上地毯时，dc24v电压经,电路的22、21脚和外接地毯输入至24、23脚，此电压分别经电阻472、470送至05、06的基极，使q5、q6饱和导通，光耦u2、u3动作，这样，q3管因基极电位高而截止，q4管因基极电位低而截止，继电器rll、rl2、rl3不动作。12脚没有输出。此时，电源电压经rl2常闭触点、短接片j1、电阻472、稳压管dw2、光耦ul初组、电阻22l、短接片j2、光耦u3次级形成回路，光耦ul导通，人踩上地毯时，21～23和22～24脚间阻值降为约10ω，接近于短路，21、23两脚间电压下降，继电器rll、rl2、rl3释放，同时，三极管92基极电位下降，控制q1导通程度降低，输出电流减小，本发明结构简单，操作便捷，安全性能更高，具有很强的创造性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的机床组成框图；

图2是本发明的电流检测信号处理电路团力图；

图3是本发明的过流保护电路原理图；

图4是本发明的变频控制电路原理图；

图5是本发明的复位控制电路原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种工业机床自动化控制系统，包括cnc系统，cnc系统包括程序、输入输出设备、计算机数字控制装置、可编程控制器、主轴控制单元和速度控制单元，其特征在于：包括电流检测电路、过流保护电路、变频控制电路和复位控制电路，电流检测电路检测的信号中设霍尔传感器的输出为电流信号is，为了将电流信号送模/数转换器进行转换，将霍尔传感器的输出通过已知阻值的测量电阻rm，其两端电压降vm与电流信号is成正比，电流信号就线性转换为电压信号vm，即可经模/数转换后送入计算机，进行电流检测，电容c起滤波的作用，电位器vr给出参考电压，调节vr可以改变使保护电路动作的电源电压值，iu1和iw1经比较器比较后，其输出信号经光耦后送到逻辑芯片，与三相交流电压检测信号逻辑之后产生信号spdping，送到dsp的功率驱动保护中断输入，去封锁dsp的pwm口，所有pwm输出管脚全部为高阻状态，同时向dsp内核发出一个中断请求，通知cpu有异常情况发生，复位控制电路中人只要站上地毯，继电器zj动作，整个复位控制电路电源被切断；人离开地毯后，电恢复。

复位控制电路中14、15脚接dc24v，⑤、⑥脚外接复位按钮，18、19脚外接测试按钮，11、12脚是后级24v电源控制脚，21、22、23、24脚外接安全地毯，其中21和23通，22和24通。人未踩上地毯，21、23脚和22、24脚之间呈高阻状态，人一旦踩上地毯，21、23脚和22、24脚之间阻值降到约10ω。

复位控制电路中人未踩上地毯时，dc24v电压经,电路的22、21脚和外接地毯输入至24、23脚，此电压分别经电阻472、470送至05、06的基极，使q5、q6饱和导通，光耦u2、u3动作，这样，q3管因基极电位高而截止，q4管因基极电位低而截止，继电器rll、rl2、rl3不动作。12脚没有输出。此时，电源电压经rl2常闭触点、短接片j1、电阻472、稳压管dw2、光耦ul初组、电阻22l、短接片j2、光耦u3次级形成回路，光耦ul导通。

按下⑤、⑥脚所接的复位按钮，电容c4、c5的正极经短接片j3、复位按钮、短接片j4和电源负极23脚短接，由于电容两端有电压，电容正极接电源负极后，电容两端的电压不能突变，电容c4、c5相当于分别给三极管q5、q6基极加上了一个负电压，使q5、q6截止，光耦u2、u3无输出，而光耦u1正常输出。这样，三极管04由于基极电位上升而导通；继电器rll、rl3吸合，rll的一组常开触点闭合自锁；同时，三极管q3的基极也经电阻102、光耦u1次级、稳压管dw3、电阻2.2kω、rll的常闭触点至23脚，rl2也吸合，由于c1、c2两端有一电压，即使rll、rl3吸合而rl2不吸合或反之。此时⑩脚有dc24v输出，机器能正常启动工作。

复位控制电路中人踩上地毯时，21～23和22～24脚间阻值降为约10ω，接近于短路，21、23两脚间电压下降，继电器rll、rl2、rl3释放，同时，三极管92基极电位下降，控制q1导通程度降低，输出电流减小。

变频控制电路中控制端子主要有正转控制端子stf，由y3控制，以及三个速段的控制端子，高速端子rh，中速端子rm和低速端子rl，分别由plc的y2、y1、y0控制，使用plc输出端控制变频器时，需要将plc输出端的相应公共端com与sd相连接。

霍尔传感器检测到的两相电流信号iu、iv通过处理电路转换为电压信号ch1a、ch2a后，再送max125芯片进行模/数转换。由于直线电机绕组采用星形连接，根据电机学原理：iu+iv+iw＝0在检测出iu、iv后，可通过计算求出iw。因此在硬件设计时只需对三相交流电中的任意两相进行检测、数/模转换，以降低硬件成本。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。