马强1 王瑞枭2 宋浩天2 孙莹3
1.塔里木大学2.长春大学3.黑龙江外国语学院
摘要：本文主要进行了CJSJ-200齿轮复合加工机床电气控制的设计。主要用的数控系统为西门子828D数控系统,利用此数控系统的紧凑型，简单好用，实现最佳表面质量和高速高精度的和谐统一来进行电气控制的设计。对于齿轮复合加工电气控制设计主要是通过设计系统PLC程序来控制整个系统的驱动，来直接控制机床的各个部件，各个动作准确可靠而且运动精度很高。另外对于齿轮复合加工的研究也是很有实际用途的，既减少了工序，又提高了效率和精度，未来复合加工机床的推广和应用也会越来越多。本课题主要先根据设计要求设计出电气控制原理图，结合数控系统和设计要求进行PLC程序设计，根据PLC梯形图的控制程序并且安装驱动系统，分析出系统调试过程中所会出现的问题，设置相关的参数以及综合调试，从而能够实现齿轮复合加工。
关键词：西门子828D PLC程序设计 齿轮复合加工
1.设计遵循原则
首先最重要的就是一定要满足各个性能指标，满足生产和工艺的要求
其次数控系统是很昂贵的，在参考质量中很重要的一条就是要保证其能够安全、可靠，能够稳定地运行。
再者，现代的智能化模块已经越来越多，为什么采用智能化，就是想让整个系统更加简单便捷一点，所以我们的设计一定要在满足要求的情况下尽量简单的设计。机电的联结控制是非常常见的，处理两者之间关系的协调性是为了不管从工艺要求，制造成本，结构复杂还是使用维护方面考虑。
最后，随着时代的发展，技术人员的不断进步，会出现很多新型的设备，所以我们要顺应潮流做出设计。
2.电气原理图主要设计内容
（1）首先要做的就是在根据主电路部分的设计完成之后，要确定出整个电气原理图中所需要用到的元器件。
（2）每个区域都要有其相应的编号内容，以及线型的标注，而且选出的元器件的形状和标注都需要进行标准化，必须都要全部画出元器件的外形，而且特征鲜明，这些元器件的代号都是要严格按照国家制定的标准来进行画图。在相同的元器件上应该都有很多个触点比如常闭常开等等，都需要统一用一个符号来进行标注。
（3）对进出线进行编号，对安装线和连接系统总线进行分类。
（4）设计原理图的时候，各电气元器件的各个触点和各个线圈的位置都需要绘制在它们所完成作用的地方。
（5）各个元器件一般都是应该按照从上到下，从左到右的顺序排列的。如果有直接连接的导线需要用黑点标出，否则是不用的。另外，导线颜色也是有标准的，红色是交流电源，黑色是零线，蓝色是直流电源，接地线的则是用黄绿双色线。
3.复合加工电气原理图设计
3.1电源变压设计
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图中所示，T1是变压器，交流 380V是原级线圈电压,副级线圈电压则为交流 220V,其不仅给24V开关电源供电，而且也作为交流接触器220V的电源部分，同时给故障自检回路提供了电源。
3.2 +24V电源控制电路
本控制电路设计主要用于机床的启动，在整个的调试过程中，则需要把驱动的部分来作为整个机床部分来实现调试功能，最后验证电路的合理性。
3.3书本型S120驱动连接
驱动连接回路如下图所示。
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图中连接了三个(X,Y,Z)主轴控制电机，为了达到设计的要求，以及该数控系统的原有的配置，用的是一个双轴的电机，还有一个单轴的电机，为了能够联合使用，使用串联的方法连接。
4.PLC控制程序设计
4.1PLC概述
4.1.1.PLC定义和特征
PLC是采用数字化操作系统的典型代表，它还有一个名称叫做可编程存储器。主要用于ROM存储程序，实现运算，control，计数等指令，通过模拟的I/O控制动作，特点如下：
1）抗干扰性能强，可靠性能高；2）编程相对简单，使用也很方便；3）其控制的程序是可以变化的，具有很好的柔性设计；4）功能很完善；5）具有扩充单元，所以扩充很便捷，组合方式也很多变化；6）减少控制系统的设计，减轻了工作量；7）实现了机电一体化。
4.1.2.PLC基本组成及工作原理
PLC包括CPU、RAM/ROM、I/O模块、+24V DC电源以及简易型或者智能型的编程器。主要包括的三个主要的工作阶段就是一输入采样阶段，二程序执行阶段，最后再进行输出刷新的阶段。
1）输入采样阶段：读入的状态是通过PLC的一个最主要的方式即扫描方式读入的，再存放入I/0单元里，在采样阶段所得到的采样结果是不会改变的，直到进入到下个扫描周期后，才会再次进行一个循环操作。
2）程序执行阶段：完成第一阶段采样结束后，从0000开始对整个程序进行一个一个地扫描，再将从寄存器中获得的数据进行运算处理，再保存。
3）输出刷新阶段：当出现了END后，这就证明了寄存器中的数据内容（已经被保存了的）通过PLC输出了，最后进行设备的驱动完成。
4.2问题处理
这次主要是采用的西门子828D数控系统，跟808D相比呢，有相同之处，但更多的不同之处就是改进了很多，操作起来更加方便，根据之前所设计的电气原理图，按要求把驱动器部分连接完毕，因为有很多元器件学校实验室切确，所以我要按照实际情况进行原理图的修改。
如果在调试过程中发现了一些轴的参数还没有设置好，就可以按下AIT键的同时再加上上档键就可以调出机床的系统诊断的界面，然后就可配置机床数据。我们首先就是要配置一下主轴的参数，通过配置机床数据参数的界面找到专家列表的界面里面就有一个轴机床参数配置的界面，在里面就可以设置轴的参数了。
如果在调试的过程中，PPU上出现了一些不同情况的红色报警显示，只要按键找到机床参数的各类配置的界面以后根据后面的注释来分析到最后找出为何报警消除报警就可以了。
如果出现了有关硬限位已经超出了行程的情况后，就需要检查PLC程序，找出错误，试着拨动SQ，直到能够找到正确的位置，按复位键就可以了。
参考文献：
[1]王淑英；电气控制与PLC应用；北京：机械工业出版社，2005
[2]谢乃军，仲高艳；数控技术及应用；北京：科学出版社；2014.6