小型数控等离子切割机控制系统优化设计
等离子切割的精度一般情况保持在±05mm左右如以提高机械上的加工精度为路径则加工设备的成本会大大提高而如果可以通过提高控制系统的控制精度来提高加工精度将会得到一种低成本高收益的效果。文章对控制系统与外围电路信息交换进行了光耦隔离减少了外界干扰增加了系统的安全性并且根据计算选择了合适的电机驱动。通过对控制系统的优化设计提高了切割机的切割精度和抗干扰性能经实验论证切割精度能够达到±03mm左右。
目前我国制造业中，手动和半自动切割的应用还比较普遍。随着我国现代化建设的不断进行，机械制造业的钢材使用量也不断增加，对切割的精度、效率的要求也不断提升。具有高智能化、高集成度的数控切割机设备大大降低了生产成本及资源浪费，成为现代化制造业发展的必然趋势。数控切割机电源能量传递效率的提高、数控系统与切割机体的配合防干扰问题将成为未来的研究方向，通过提高电源的传输效率，相同功率的数控等离子切割机将能够切割更厚的板材。数控系统与切割机体的联结方式的优化，及控制信息传输过程中抗干扰能力的增强，可大大提高工作效率和切割质量。
一、步进电机驱动的选择
现有数控等离子切割机中选用的步进电机的型号：1工作台横向驱动电机型号为MT86STH606004A。2割枪架纵向驱动电机型号为MT42STH331334A。步进电机作为数控等离子切割机的执行元件，是一种能将电脉冲信号转化为角位移的执行机构。通过驱动器和控制器来控制整个切割机的运行，如图1所示。本系统驱动器的作用是对控制脉冲进行环形分配、功率放大，使步进电机绕组按一定顺序通电，控制电机转动。当给驱动器一个脉冲信号和一个正方向信号时，驱动器经过环形分配器和功率放大后，给电机绕组通电的顺序为，其四个状态周而复始进行变化，电机顺时针转动；若方向信号变为负时，通电时序就变为电机逆时针转动。点击图片查看大图
f图1控制系统工作原理图为了提高步进电机的性能，细分驱动器用于改变电机工作转动角度，细分驱动器的工作原理是通过改变A，B相电流的大小。以改变合成磁场的夹角，一个步距角被细分为多步。步进电机均有固定的共振区域，二、四相步进电机的共振区一般在180250Hz之间步距角1．8度。电机驱动电压越高，电机电流越大，负载越轻，电机体积越小，则共振区向上偏移，反之亦然。为使电机输出力矩大，不失步和整个系统的噪音降低，一般工作点均应偏移共振区较多。为了减小低r