plc在機床控制中應(yīng)用

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1、維普資訊http://www.cqvip.com2005年12月濟南職業(yè)學院學報Dee．2O05第6期(總第5l期)JournalofJinanVocationalCollegeNo．6(SerialNo．51)PLC在機床控制中的應(yīng)用朱祥庭(濟南職業(yè)學院機電系，山東濟南250014)摘要：該文簡要介紹了PIE控制系統(tǒng)在專用機床中的應(yīng)用，并對步進電機驅(qū)動系統(tǒng)，變頻調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用作了分析。采用PLC控制系統(tǒng)，提高了設(shè)備的加工精度和可靠性。關(guān)鍵詞：PIE；機床；編碼器；步進電機；變頻器中圖分類號：TG502．1文獻標識碼：C一、引言PLC是一種基于工業(yè)電氣控制特點而

2、設(shè)計的自動化控制產(chǎn)品。以其功能強、成本低、編程簡單、體積小的特性，特別是其自身的高可靠性和適應(yīng)工業(yè)惡劣環(huán)境的能力，在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。作為一種自控產(chǎn)品，與機械、液壓、氣動相結(jié)合，表現(xiàn)出更大的柔性和可靠性。本文就PLC與步進電機及編碼器組成位置閉環(huán)控制系統(tǒng)的原理及在專用機床加工硬質(zhì)材料中的應(yīng)用作一分析。二、機床簡介1．總體結(jié)構(gòu)本機床機械結(jié)構(gòu)是在龍門刨床的基礎(chǔ)上改進而成的。組成有床身、工作臺、龍門立柱、橫梁、蝸輪齒條傳動機構(gòu)、減速箱。變頻電動機帶動工作臺前、后運動，橫梁升降有步進電機驅(qū)動滾珠絲杠實現(xiàn)，與絲杠同軸聯(lián)接的編碼器作為位置反饋元件，橫梁松開夾緊有氣動裝置完

3、成。2．機床動作手動控制：要求工作臺點動前進、點動后退，橫梁手動夾緊、松開，橫梁手動上升、下降。自動控制：工作臺放置待加工的材料，橫梁上裝有切削的刀具，工作臺前進運動中刀具按設(shè)定的量均勻地切削加工，要求吃刀量的誤差在0．01mm范圍內(nèi)，并且工作臺前進、后退速度連續(xù)可調(diào)。要求每次吃刀量的厚度在0．1mm一15mm之間任意設(shè)定。自動切削過程為：工作臺前進一后退換向時停止一橫梁松開一橫梁抬起Lo一橫梁夾緊一工作臺快速后退一到前進換向位置停止一橫梁松開一橫梁下降IJD+L1一橫梁夾緊一工作臺前進。(Lo一抬起量Ll一下降量)三、控制系統(tǒng)1．控制系統(tǒng)功能(1)控制功能根據(jù)

4、工藝流程設(shè)計了兩種控制方式。一種是自動控制方式，這是設(shè)備的主要運行方式，機床按照程序設(shè)定的邏輯順序動作。另一種手動控制方式，用于各部分的點動動作。兩種控制方式之間，用轉(zhuǎn)換開關(guān)互相連鎖。當發(fā)生故障時按下急停按鈕，機床在任意位置都能立即停止。(2)顯示和報警功能作者簡介：朱祥庭(196l一)，男，山東濟寧人，濟南職業(yè)學院機電系高級工程師?！?4·維普資訊http://www.cqvip.com機床各部分的狀況在操作面板上均有相應(yīng)的指示燈顯示。當設(shè)備運行出現(xiàn)橫梁沒有夾緊、工作臺擋塊壓下限位開關(guān)、步進驅(qū)動器故障、變頻器故障時立即自動切斷主電源，并發(fā)出聲光報警。2．硬件設(shè)

5、計(1)組成采用三菱公司可編程控制器FX2N一64MT作為控制中心。工作臺有Lc公司SV055Is5變頻器，配博山電機廠Y1TS112M一4變頻電動機驅(qū)動。橫梁升降靠常州澤明自動化公司生產(chǎn)的WZM一2H110MS步進電機驅(qū)動器及相應(yīng)的二相混合式步進電機完成。升降位置反饋有AUTONICS公司的ENB一2000旋轉(zhuǎn)編碼器。另外，配有按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、BCD撥碼開關(guān)、行程開關(guān)、電磁閥、中間繼電器、交流接觸器、斷路器、變壓器等電器元件。(2)硬件設(shè)計PIE輸入：將旋轉(zhuǎn)編碼器脈沖輸出的A相端接PIE的X0端子，B相端接xl端子，用于檢測橫梁上升和下降的實際位移量，由于要求

6、每次吃刀量在0．1mm一15mm之間任意可選，用四個BCD碼撥碼開關(guān)分別接PIE輸入端子x2一x5、x6一x11、X12一X15、X16一X21，用于設(shè)置切削量L，最小設(shè)置量0．01mm，最大設(shè)置量99．99mm。另外，按鈕站上的按鈕，轉(zhuǎn)換開關(guān)，機床上的行程開關(guān)、限位開關(guān)、變頻器和步進驅(qū)動器的準備就緒信號也接到PLC相應(yīng)的輸入端子上。PLC輸出：PIE為晶體管輸出形式。設(shè)置步進驅(qū)動器上的撥碼開關(guān)選擇驅(qū)動器的輸入為脈沖、方向控制方式，用PLC輸出端Y0接驅(qū)動器cP一端，作為脈沖輸入，用Y2端接驅(qū)動器DIR一端作電機旋轉(zhuǎn)方向控制信號。Y7、Y10經(jīng)中間繼電器作變頻器

7、旋轉(zhuǎn)方向控制信號。Y5、Y6為手動、自動控制輸出端，Y4為橫梁夾緊、松開控制端。其它顯示、報警也接到相應(yīng)的輸出端子上。工作臺的前進、后退速度有操作臺上的電位器RP1、RP2設(shè)定。電氣原理圖圖(1)所示。進刀{殳定上限下限上點下點前換后換白／手動LLtC3×380V『f2}廠FRIX變．X頻CDM器VP機VlSC圖不13．軟件設(shè)計橫梁位置控制：用步進電機和編碼器作切削量的位置控制，設(shè)定步進電機的步距角為0．9度，Y0每發(fā)出400個脈沖步進電機轉(zhuǎn)一圈，步進電機與絲杠的減速比為8：l，滾株絲杠的節(jié)距為8mm，這樣PLC的Y0端每發(fā)出40個脈沖橫梁的位移為0．1mm，同

8、時，編碼器輸入到PIE輸