激光切割机双工作台交换的控制

随着近年来激光切割技术应用的普及，人们对激光切割机的加工效率提出了更高的要求。早前绝大多数激光切割机都采用双层交换式升降工作台，当双层工作台中的一层在加工区域进行加工时，可以在另一层工作台上完成上、下料工作，两层工作台交替使用可以减少上、下料停机等待时间，在很大程度上提高了设备的工作效率。

目前绝大多数升降工作台均采用液压驱动方式，在升降台的四角采用液压缸驱动，实现升降台的上下运动。液压式升降工作台在实际使用中存在一些不足：①同步性差，尤其是当出现偏载时不同步问题更加严重；②成本高，需要专门的一个液压站来提供液压油；③运行平稳性不好，启动、停止时会产生较大的冲击；④定位精度不高。上、下极限点停止的位置偏差较大。针对上述问题，我公司采用了高低双工作台的设计，高低台的结构简单，能够快速，平稳的交换。快速交换的工作台能大大减少工作台交换时间，提高工作效率。

激光切割机双工作台的交换控制简介

数控光纤激光切割机是简洁高效、经济实用的激光切割系统。数控激光切割机双工作台的控制系统也从普通的接触器、继电器控制，发展到目前的可编程控制器控制（PLC）。利用可编程控制器控制就比较的灵活，可以不改变任何的硬件，只要修改软件就可以改变激光切割机的一些功能。但目前的激光切割机的控制要求也和过去有了很大的区别，如：激光切割机是一种危险机械，需要非常高的可靠性，需要非常高安全性等等，这样原来的接触器、继电器控制就不能适应了，需要通过可编程控制器编程来实现很多的控制功能和安全功能。要实现激光切割机双工作台的连续交换，需要配置工作台运动电机、电机断路器、变频器、减速开关、到位限位开关、S7-200 SMART可编程控制器、电磁阀等各类电器元器件。

S7-200 SMART的技术特点

图1 可编程控制器S7-200 SMART型

激光切割机工作台控制系统软件使用的可编程控制器S7-200 SMART型（图1），是西门子公司小型系列PLC中的S7-200升级款产品，输入为DC24信号，输出为DC24信号，输入输出点分别为36点输入、24点输出和24点输入、16点输出。提供不同类型、I/O点数丰富的CPU 模块，单体I/O点数最高可达60点，可满足大部分小型自动化设备的控制需求。另外，CPU 模块配备标准型和经济型供用户选择，对于不同的应用需求，产品配置更加灵活，最大限度的控制成本。

（1）选件扩展，精确定制。新颖的信号板设计可扩展通信端口、数字量通道、模拟量通道。在不额外占用电控柜空间的前提下，信号板扩展能更加贴合用户的实际配置，提升产品的利用率，同时降低用户的扩展成本；

（2）高速芯片，性能卓越。配备西门子专用高速处理器芯片，基本指令执行时间可达 0.15μs，在同级别小型 PLC中遥遥领先。一颗强有力的“芯”，能让您在应对繁琐的程序逻辑，复杂的工艺要求时表现的从容不迫；

（3）以太互联，经济便捷。CPU模块本体标配以太网接口，集成了强大的以太网通信功能。一根普通的网线即可将程序下载到 PLC中，方便快捷，省去了专用编程电缆。通过以太网接口还可与其他CPU模块、触摸屏、计算机进行通信，轻松组网；

（4）三轴脉冲，运动自如。CPU模块本体最多集成3路高速脉冲输出，频率高达100 kHz，支持PWM/PTO输出方式以及多种运动模式，可自由设置运动包络。配以方便易用的向导设置功能，快速实现设备调速、定位等功能；

SI4133芯片内每个锁相环都有各自的鉴相器增益Kp、分频系数N、分配系数R。不同的相位鉴别器增益Kp的设置，会导致分频系数R与分频系数N有不同的取值限制范围。表2展示了不同相位鉴别器增益设置对应的系数N的取值范围。表3展示了不同相位鉴别器增益设置对应的系数R的取值范围[33]。

（5）软件友好，编程高效。在继承西门子编程软件强大功能的基础上，融入了更多的人性化设计，如新颖的带状式菜单、全移动式界面窗口、方便的程序注释功能、强大的密码保护等。在体验强大功能的同时，大幅提高开发效率，缩短产品上市时间。

(3)氧化池中存在 Al3+、Fe3+、H+,所以加入MgO后与H+反应使溶液碱性增强,Al3+和Fe3+转化为Al(OH)3和Fe(OH)3,故沉淀池中的沉淀为Al(OH)3和Fe(OH)3。

激光切割机双工作台交换控制的编程

激光切割机双工作台交换控制的开发平台是基于STEP7-MicroWIN SMART软件，利用编程软件编写PLC控制语言。图2为主程序编写，图3为工作台进退部分程序的编写。表1、表2为输入点和输出点的定义。

图2 主程序编写

图3 工作台进退部分程序的编写

激光切割机双工作台交换的控制功能特点

（1）程序编写的功能。

利用STEP7-MicroWIN SMART对各个输入和输出信号进行编写和修改，对输入和输出信号进行功能配置。STEP7-MicroWIN SMART提供了三个用于创建程序的编辑器：梯形图 (LAD)，语句表(STL)，功能块图(FBD)。

（2）程序上传和下载功能。

S7-200 SMART可实现CPU、编程设备和HMI之间的多种通信，通过软件里设置IP地址，来实现程序的上传和下载功能。

（3）工作模式确认功能。

通过软件可以实现对S7-200 SMART工作模式的确认，使可编程控制器运行状态处于RUN或者STOP。

（4）双工作台交换程序的监控功能。

利用软件和CPU之间的通讯，可实现对程序的监控，通过对程序运行的监控，可以了解工作台的运动状态，在报警的情况下可以快速解决报警，监控输入和输出信号的状态。

表1 输入点定义

输入 注释 状态I 0.1系统工作台进系统操作界面里面自定按钮按下时有信号I 0.2系统工作台退系统操作界面里面自定按钮按下时有信号I 0.3工作台进按钮机床操作面板工作台进按钮按下时有信号I 0.4工作台退按钮机床操作面板工作台退按钮按下时有信号I 0.5板管切换按钮系统操作界面里面自定按钮按下时有信号I 0.6工作台交换使能当交换使能感应开关感应到时有信号I 0.7上工作台进限位检当上工作台进限位感应开关感应到时有信号I 1.0上工作台进降速检当上工作台进降速感应开关感应到时有信号I 1.1下工作台进降速检当下工作台进降速感应开关感应到时有信号I 1.2下工作台进限位检当下工作台进限位感应开关感应到时有信号I 1.5夹紧气缸退检当夹紧气缸退回时有信号

表2 输出点定义

输出 注释 状态Q 0.2工作台进当按下工作台进按钮时，工作台往前进,Q 0.2输出2 4 V Q 0.3工作台退当按下工作台退按钮时，工作台往后退,Q 0.3输出2 4 V Q 0.4低频当工作台进降速感应开关时，工作台降速前进,Q 0.4输出2 4 V Q 0.5抱闸当夹紧气缸退检无效时，工作台电机抱闸,Q 0.5输出2 4 V Q 0.6 Z轴下限位切换当下工作台到位时，Z轴限位报警,Q 0.6输出2 4 V Q 0.7工作台到位当工作台到位时，输出工作台到位信号，Q 0.7输出2 4 V Q 1.0气缸夹紧阀当工作台到位时，输出气缸夹紧信号，Q 1.0输出2 4 V Q 1.1备用—

（5）双工作台的连续交换功能。

在确认没有任何报警的情况下，把工作台电机的断路器打到ON的状态，设置变频器参数，机床Z轴回原点，气缸接通空气，按住机床操作面板工作台进和工作台退按钮，直到上下工作台到达限位，气缸夹紧，电机抱闸。松开操作面上的工作台进和工作台退按钮，实现上下工作台之间的平稳交换。

针对土地租赁建造房屋的情况，需要基于实际情况进行针对性管理，保证土地使用权、土地出租房以及土地规划一致。在土地租赁的情况下，需要土地使用权人、出租房、土地管理部门三方同意后，登记部门才能正式办理登记业务[3]。

（6）通过点动工作台前进和后退来调整工作台位置的功能。

在确认没有任何报警的情况下，把工作台电机的断路器打到ON的状态，设置变频器参数，机床Z轴回原点，气缸接通空气，按下并松开机床操作面板工作台进和工作台退按钮，点动工作台前进后退，不断调整工作台的位置，使工作台的限位位置和夹紧气缸位置相对应，使降速和限位信号有效。从而使工作台高效安全的交换。

通过我们多N镇党员队伍现状分析发现无论是从年龄结构、性别比例、学历情况都与全国相比存在不小的问题，老龄化严重、女性党员比例和学历偏低的现象不容忽视。

（7）数控操作系统控制工作台交换的功能。

基于分类效果与其指标层之间的关系，可认为分类效果取决于3方面的因素：公众支持率、管理执行难度、公众识别与实施难度。鉴于这些因素对分类效果的作用过程暂不明晰、无法量化，且取值时具有一定的主观性，因此，对分类效果的评价指标进行了优化，采用基于试验分析的分类投放方案综合正确率来取代原来的3个指标，如图1所示。

将数控系统中BCL3766 I/O控制板上的输出点接到S7-200 SMART上的输入信号，打开CYPCUT软件的平台配置，配置BCL3766上的输出信号为自定义按钮并设置成自锁，打开CYPCUT软件，在数控菜单栏，通过点按和连续按住工作台进和工作台退，使双工作台进行前进后退的点动前进和连续交换。

5E-APS智能全自动制样系统全部操作均通过工业控制专业软件，可实现对操作人员、操作时间、来样信息、制样信息(称重数据、缩分比设置、出料粒度)及视频监控的可追溯性；配有通讯接口，可与上、下一级管理系统联网，并可远程传输。系统具备自动/手动操作模式，整机设备具有故障报警提示、故障记录存储，便于维护，在系统出现故障时，可更换为手动模式，以判断故障原因并及时处理故障。

（8）气压监控功能。

根据矿体平面分布特征[注]山东省鲁南地质工程勘察院，山东省苍峄铁矿带矿田构造及找矿方法研究报告，2017年。，自北向南分为5个含矿带，矿带宽度一般在数十米至百米，矿体数目众多，长度在十几米至数千米，厚度1～10m，最厚可达30m。一般厚度变化在5～25m之间。矿体呈似层状、透镜状，顺层分布于含矿建造内,局部具有舒缓波状弯曲，分布稳定。以第Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ含矿带最为发育(表1)。矿带展布形态受太白向斜和石闫背斜的控制，3条含矿带均受白水牛石断层和东石门断层破坏，致使北西盘呈阶梯状下降，南东盘抬升接受剥蚀，断层构造破坏了矿体的连续性，间接控制了铁矿体的赋存和分布[5]。

激光数控切割机的工作台的交换需要气缸控制，当气缸没气或气压不够时，工作台的交换将不能进行，同时气缸将不能夹紧，通过软件监控PLC会检查到气缸夹紧和气缸退检没有输出信号。

（9）电机过载监控功能。

机床过载时，超载开关动作，机床过载后，变频器会显示超载报警，工作台会停止交换，变频报警信号，会使变频器停止工作。从而停止工作台的前进和后退。

（3）胜利油田山东地区的油藏资源所在地地质形态多变，有“地质大观园”的称号。当前除主要工作地区之外，胜利油田把工作重点转移到了寻找隐蔽油气藏方面，整个山东省隐蔽油气藏的储量十分可观，然而由于其所在地地质条件复杂，使寻找和开发这些油气贮藏点都变得十分困难，再加上相关技术的不足，影响了油气产量的增加。

（10）切割头防撞的功能。

大刚翻过母亲的进货价格，并不便宜。晚上，他终究还是没忍住，问道：“妈……”母亲说：“是想问我，为什么这样做生意？”他没说话，算是默认。母亲说，我给你讲个故事吧。

机床在运行过程中，切割头会对板材表面进行跟随切割，当切割头不在原点位置时不能进行工作台的交换，这就避免了上下工作台交换过程中切割头被撞的风险，使机床的性能得到保护。

（11）安全功能。

1）急停按钮。

急停按钮采用自锁钮，当出现紧急情况时，按下急停按钮，机床停止工作，待故障排除后，将按钮旋转复位，使其恢复正常工作。机床共有2个急停按钮，操作面板上1个和按钮站上1个，按下任何一个急停按钮都会停止机床工作。

2）光电保护（此功能选用）。

可以在工作台的两侧，安装光电保护装置，由它通过发射红外线，产生保护光幕，当光幕被遮挡时，装置发出遮断信号给PLC，将信号点接入到S7-200 SMART的输入信号，控制PLC来切断工作台运动的动作。

二是推动中部工业集中区“二次创业”。该区域纵贯东西、连接上下河，包括毗邻的省级经济开发区、姜堰高新区、装备园区三个园区，贡献了全区60%的工业开票销售。我们以“二次创业”为动力，大力推进产业转型升级，着力集聚高端创新要素，积极引入优质工业增量，做优做强实体经济，持续推动质量变革、效率变革、动力变革，力争到2020年该区域工业开票销售超700亿元，占全区比重80%以上。

结束语

本文简单介绍了激光切割机双工作台交换的控制发展现状、控制简介，编程软件的介绍，功能技术特点、参数等。S7-200 SMART可编程控制器广泛应用于各种行业如机械制造、电气自动化等行业，拥有突出的性能特点，利用STEP7-MicroWIN SMART软件进行控制程序的编写，并将控制程序写到激光切割机的控制系统中，实现激光界面和外部PLC互相通信。从而使激光切割机双工作台能够连续、快速、精确、安全、平稳的交换。