第卷认刀石第期灿了计算机工程年月开发应用交流一2叮一，一石材切割机械控制系统的设计与实现伍卫国，钱德沛，董小社，李天富西安交通大学计算机科学与技术系，西介绍了一种以一单片机为主体研制的石材切割机械控制系统的设计思想及实现技术，针对花岗岩硬度大，容易造成据片和主电机损坏的情况，提出了一种行之有效的锯片及主电机保护方法和提高系统可靠性的综合措施。
单片机可控硅调速数控机械花岗岩切割山一一l一我国自行设计的石材切割机诫系统，基本上是仿造英国早期的产品，该系统的控制系统没有使用计算和叼支术的硬逻辑控制，属年代前的产品，其可靠性差，工艺水平低，自动加工时控制分片精度低，灵活性差。
这种设备对石料加工控制逻辑设计切割机械系统的控制逻辑部分的功能模块结构如图图中虚线左边为控制器部分（即弱电部分右边为强电控制逻辑部分。
造成很大浪费，对石料板材出口造成了困难（国际市场石料板材精磨后的成品厚薄一致性要求都在以内）。
全套进口设备虽然可靠性好，加工分片的一致性不错但使用不方便，维护维修困难，整体技术也并不先进，如没有针对主电机锯片的过载保护措施。
鉴于此，在设计控制系统时采用的技术路线是既要达到先进性，又要追求实用性和可靠性，同时满足经济性，充分发挥计算机的功能与机械设计厂家密切配合，提高控制和分片的精度，构成高性能高可靠性智能化的石材切割机床系统，满足我国高档石材加工生产的市场需要。
本石材切割机械系统的总体结构如图系统由弱电强电机械大部分组成，现完成了切割机械系统控制部分的设计与实现，所以这里介绍系统的控制逻辑部分（图的弱电强电部幻。
去直流电机去接触器线包人一八H刃拨碑磕两可，幸单片滩心M才鞠央可控街即引卿央专用电源输入乃俞出匆央继电器才隽央强电择作面板（弱电部分强电控制逻辑部分机床状态检测信号交流电机驱动控制器竺塑垫引继电器撇器可控硅直流电机驱动切割机械图控制器的功能模块结构在控制器的选型上，可以有两种方案**种方案是选用通用的工业可编程控制器作为控制器，但需要进行模拟量模块显示模块扩充。
这样一来，价格上去了，整体性较差，也不利于产品的推广应用，有些功能实现难度较大，如主电机据片过载保护。
第二种方案是自行研制适合切石机械的专用控制器。
其特点是可以根据要求设计控制器的功能，做到留有合适的余量，使整个系统操作方便结构紧凑且成本低廉。
本系统选择了第二种方案，系统为了提高可靠弱电部分强电部分图切割机械系统结构示意图机械部分伍卫国（男算机网络方面的研究开发工作日期一讲师，主要从事计算机控制计一7一性采用模块化结构，强弱电分开。
单片机板输入，输出板及显示面板组装为一整体，可控硅调速板继电器板和强电箱组装在一起，各部分用工业标准接插件互联。
各功能模板结构见单片机模块单片机选用了31芯片，配比两路输入模拟量，用来测量主电机电流和调速电位器的电压，通过换及光电隔离后接到单片机的引腿上。
使用技术实现模拟量的输入，方便了模拟地和数字地的隔离。
控制可控硅调速的一输出电流是由来实现的。
输入输出板由光电隔离器（光祸为主，组成数字量脉冲量输入输出部分。
设计了路输入量路输出量路脉冲量接口。
显示面板显示面板上有两排管，用来显示己加工出的片料数及每片石料的设定厚度等参数。
由于要显示的参数多，因此采用了分时复用技术。
面板上还有组拨码盘，用来设置加工参数待加工片料数每片料的厚度据片空行程距离每次吃刀深度所用锯片类型等。
的显示管理使用了芯片，组拨码盘数据的输入巧妙地使用了的传感器方式。
强电操作面板强电操作面板是为机械调整和简单手动加工设置的。
面板上设有主轴左行主轴右行主轴上升主轴下降台车前进台车后退主电机启动主电机停止紧急停止个按键和自动调整自动调速手动调速台车前台车后个两位开关和个调速电位器。
电源为了提高可靠性，电源采用了自行设计经过上百个工厂多年使用的高可靠性电源。
电源采用磁饱和变压器，虽然成本高些，但可靠性好维修简单。
电源提供组相互隔离的电压十以满足系统需要。
强电部分系统强电部分包括由继电器板可控硅调速板组成的强电控制逻辑，由交流接触器热保护继电器空气开关等强电元件组成，用来控制及保护的执行机构图虚线右侧系统执行机构包括个交流电机和一个直流电机。
其中，一个的主轴电机用来驱动据片的旋转，实现对石料的切割一个的交流电机用来带动主轴的升降，实现每次深度的控制另一个。2交流电机用来带动台车的前进后退，实现切片的厚度控制的直流电机用来带动主轴的左行右行，实现左右切割控制为了加速制动使用了个制动电机。
石材切割方法及机械保护措施的实现花岗岩石材硬度很大，只能使用旋转锯片进行切割。
在切割过程中要用冷却液进行强制冷却，切出一片石料要经过多次往复切割，每次深度一般不能超过加这样就要求有一个固定在主轴上的电椒主电构带动锯片旋转。
主轴本身要能够升降，用来带动主电机控制每次切割深度的下降，当石料切割到规定的深度后主轴能够自动上升到原位，该功能由一个电机通过丝杠带动主轴上升和下降实现。
为使升降能迅速停下来，配有抱机。
每次切深都要进行左右来回切割，为了使主抽能左右运动且速度可调，使用了一个w单相直流电机。
石料毛坯放在一个台车上，切割出一片石料后台车要根据预置的切片厚度进行位置移动。
台车每移动一次的距离决一定了每次切片的厚度，因此台车移动必须是严格控制的。
我们设计了专用的光电盘用来测量台车移动的距离，为使台车制动灵敏加了一个抱闸电机。
为了对整个加工过程实现自动控制，必须预置加工参数。
如，主抽空行下降距离，即快速下降到石料上表面的距离主轴切深距离，即每次实际的切割量毛坯预计可加工片料数等。
这些参数是通过拨码盘来设置的，控制器定时扫描这些参数，所以控制器不需断电保护参数，提高了控制器的可靠性，也方便了用户在加工过程中可根据需要对相关参数姻示修正。
因为石材毛坯是不规格的，系统要能随石材毛坯的大小，调整主轴及台车的有效行程。
为了实现行程调节，主轴运动方向上设置了上下左右个行程开关，台车运动方向上也设置了前后两个行程开关。
为了防止行程开关失效而导致的机械损坏，还增加了行程极限保护开关。
极限开关与相应电机供电回路的接触器线包控制回路串联一旦极限保护开关失效，相应电机供电回路会断开，实现了安全保护。
切割过程如图主轴移动台车移动图切割方法示意图锯片及主电机的保护石材切割机床中据片是*昂贵的消耗材料，主电机是*贵的执行元件。
如何对据片和主电机设施保护是本课题研究的重点之一。
根据调研分析，造成锯片据齿及锯盘损坏的主要原因有个一个是人为因素，另一个是石材因素，还有一个是冷却液因素。
人为因素造成损坏类似于车工的打刀现象，是由操作参数设定不合适或误操作造成的。
要减少这种损坏，只有通过提高操作员工素质来解决。
石材因素造成损坏是由于石料材质不均匀，局部硬度增大时会使据片阻力增加，导致主电机电流剧增。
出现这种情况，工作人员往往来不及处理，其后果轻则打坏据齿，重则造成锯盘损坏主电机烧毁。
冷却液因素造成损坏可进一步细分为两种情况一种是冷却液质量不好，润滑脂含量不够，造成冷却效果不好另一种是冷却液压力低喷射速率不够，来不及把热量带走这两种情况都会使锯片过热加工，缩短锯片寿命。
为了解决上述问题，在控制系统设计时，针对材质分布不均匀的情况采取了如下方法控制器通过交流互感器实时监测主电机电流的瞬时变化发现异常情况时（测量值超出设定值一定范围），即通过减慢左右切割的速度来减小主电机电流，达到保护锯片的目的。
据过这一段硬区后，控制器根据主电机电流变化，自动恢复正常左右切割的速度，整个过程不需要人工干预。
当然对于主电机故障造成的电流聚增，通过减慢左右切割的速度是不能达到减小主电机电流目的的。
这种情况下，控制器将自动切断主电机供电回路。
针对冷却液压力不够的问题，在装冷却液的水箱中设置了一个压力开关，检测到压力不够时自动停止切割加工。
其工作原理示意如图术单片机矛禹图锯片及主电机保护示意图系统可靠性措施石材加工厂一般建在石厂附近，远离城镇，供电条件往往比较差，电网电压波动范围大，为了保证系统在加工现场稳定连续工作，采取了如下措施弱电部分逻辑电路设计方面在时序和电路负载设计方面留有较大余量，通过驱动和缓冲电路，保证波形良玉子。
光电隔离脉冲量开关量模拟量的输入输出都采用了光电隔离措施，防止外部干扰串入系统内部。
布线工艺印刷电路布板时走线力求紧凑，互连线尽量短，电源线和地线都布成网格伏，晶振靠近单片机等。
电源滤波上板的电源都增加了滤波，每个芯片的电源输入端都加上了的退祸电容。
强电部分消弧在带强电的中间继电器点上均加有交流灭弧电路，以免产生空间幅射造成干扰。
热继电器为了防止超长时间运行，电机因过热而烧毁，每个供电回路都力了热继电器，实现线路过热保护。
多级空气开关供电回路有多级空气开关，以防止意外短路时造成整个系统毁坏。
多纫明关锁（软件互锁机械互锁电气互锁）为了保证电机启停切换的可靠性和机械部件移动的逻辑性，除了软件上保证相关输出点互锁外，还选用了机械联锁接触器（如主电机的星形启动三角形运行切换控制选用一个机械联锁接触器组比选用两个分离的接触更安全实现机械上联锁。
另外，各接触器的线包供电回路实行了电气互锁，利用相关接触器上的开闭点逻辑关系设计各接触器线包的供电回路。
例如，台车移动电机必须与主电机互锁，否则系统不安全。
这样，可以通过台车移动电机的接触器上的常闭接点给主电机的接触器线包供电，反之亦然。
一旦启动台车电机，主电机必然会断电，进一步保证了互锁关系。。4 3系统集成。
通风散热要使系统可靠运行，民好的通风散热是必须的，所以在系统集成时，加了两个大风扇设置风道强制风冷。
强弱电布局强电部分和弱电部分分开放置，并用铁板隔开防止接触器打火对弱电部分的干扰，供电线路分开走线以防电源串扰。
接地使用专门的镀季民接地排，系统实行一点接地。
布线强电箱内的所有连线都要走在布置规范的线槽内，要到现场处连的线路都应接到接线端子排上，端子排上有清楚明显的标注且组规整，强电线弱电线严格分开，要求高的信号线，使用了屏蔽线。
结论这套控制系统已与原河南省三门峡像西机床厂生产的机床配套使用。
通过多省市几年使用，用户反应良好，与目前国内进口设备相比，这套系统有如下优点自动化程度高，对每块石料，设置好加工参数后可无人值守。
可靠性高，可适合潮湿供电条件差的地方使用。
主电机锯片保护措施在现场使用中收到预期效果，得到用户好评。
使用方便，操作简单显示直观，对操作人员要求不高。。
检修方便，因为采用了模块化结构，模块更换容易另一方面，所有的输入输出量都有相应的发光二极昔指示，为线路维修提供了方便。
该系统是一个性能价格比高的实用系统，可以满足高质量石材加工的要求。
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工业数字装置的抗干扰。
北京电子工业出版社，（上接第刀在号线路进行呼叫，一元一b一川妾通线路另外在类中，可提供函数进行断开呼叫和结束使用。
其后，利用回调函数处理接收的消息，显示电话过程中的信息，也可构造函数显示当前状态信息。
以上为实现一个基本电话呼叫及通话过程的主要编程过程，若要进行支持延迟拨号建立振铃歹。J表保密呼叫等高级电话功能，可以利用的函数时程序进行扩展。
高级程序设计。
北京机械工业出版社，刀开发使用手册。
北京机械工业出版社，一
