基于PLC的切割机运动轨迹控制系统的设计

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1、基于PLC的切割机运动轨迹控制系统的设计切割机的工作原理是用电机带动刀具运动，使工件与刀具产生相对运动，由此运动形成一定的轨迹，使工件被切割成一定的形状。在实际应用中，无论是金属还是非金属都要根据实际需要切割成一定的形状，因此应用非常广泛。在一些精度要求不高的地方，只需要简单的加工就可以满足实际的应用要求。但是在一些工件质量要求严格的地方，单靠着简单的加工器具难以达到所要求的高精度等要求。这时就需要引入运动控制系统，因为运动控制系统性能的好坏直接影响到加工工件质量的好坏口。3。。因此对运动控制系统进行研究或者改进，提高运动控制系统的加工稳定性，从而提高加工工件的质量，具有重要的意义

2、。1系统结构和功能该系统结构如图1所示。该系统由OMRONCSlG系列CUP45．V1可编程控制器PLC、OMRON运动控制单元MC221模块、OMRONNT631C触屏、OMNUCW系列的R88M．W60010H．s2驱动器、OMRONR88D—WT08H交流伺服电机等五大部分组成。其中，触摸屏做操作员站，PLC和MC做控制器，伺服驱动器做驱动器，电机用于控制水平面上在某个轴上的运动，检测装置由传感器和编码器来完成。2操作员站该系统中的操作员站使用触摸屏来实现。触摸屏是人和机器进行对话的界面H1，所需要的加工信息通过触摸屏写进PLC的CPU中，在触摸屏上可以看出PLC各个输Ⅳ输出

3、点状态，达到监控运动控制过程的目的。触摸屏是通过外部物体接触面板上的按钮开关或参数设置来完成工艺流程的控制，面板上的操作内容可以人为地通过编程软件来进行编辑，同时可以把完成的工艺状态显示在触摸屏上。触摸屏上设置了软件形式的开关和指示灯，代替了实际硬件形式的开关按钮和指示灯，通过RS232串行口把PLC和触摸屏连接起来，减少了外部信号传输线路，节省了PLC的I／O点，可以使内存资源更加合理地被利用。因此触摸屏有着良好的抗干扰特性与应用稳定性，表现力更强，并可简化为PLC的控制程序。该系统所使用的触摸屏型号为NT631C，有A口和B口两个通信口，都是RS232串行通信口。在该系统中，触

4、摸屏主要完成信号输入功能。触摸屏所用软件为触摸屏支持软件NTST，用于制作触摸屏画面，并且应用RS232串行线，数据可以在触摸屏和计算机之间交换。在触摸屏画面设置中，可多幅画面重叠或切换显示，显示提醒信息、故障报警信息、图形符号等。每幅画面显示内容分固定内容和变化内容，固定内容可为字符和图形，变化内容由PLC内关联字或位内容决定。制作和传送画面的时候，先用NTST制作好所需用的画面后，编辑数据内存表、字符串内存表、位内存表，然后用RS232串行线将这些信息传送到PT。3运动控制器。该系统中把PLC和运动控制单元作为控制元件，其中PLC将集中于功能控制上，而运动控制单元将集中于运动信

5、息处理上。此运动控制部分由型号是CSIG的CPU模块、型号为MD215的输入输出混合模块、型号是PA204的电源模块、型号是MC221的运动控制单元特殊模块等组成。这些模块都连接在同一个机架上，MC单元通过PLC总线与CPU单元通信。其中运动控制单元的模块上有一个DRYX—Y驱动连接器口和一个I／O口，驱动连接器口通过专用连接电缆连接到伺服驱动器15]。运动控制模块自身还带有CPU单元，所以MC单元可以和PLC本身的CPU并行运行，大大提高了系统的速度和控制功能。两者的信息交换是通过数据接口区来实现的，PLC对Mc单元发出命令，而MC单元的运动控制程序与PLC里的程序在运行时完全独

6、立。PLC程序和MC程序都可以在个人计算机上编写，所用软件分别是CX-programmer和CX·motion。PLC的优点主要体现在抗干扰性好等方面，而运动控制单元的优点在于可以实现x轴、Y轴两轴联动，一个目标位置可以通过不同的运动轨迹来实现。因此，运动控制单元能用在一些比较复杂的定位系统中。4交流伺服系统交流伺服系统是以机床移动部件为控制量的自动控制系统，把来自控制器的各种指令脉冲信号和插补运算生成的位置命令，经过一定的信号变换以及电压和功率放大后通过交流伺服电机来执行，将其变换为机床移动部件的速度和位移，使工作台精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动∞1。交流伺服系统硬件由交

7、流伺服电动机和伺服驱动器所组成。根据所驱动的电动机的不同，分为直流伺服系统和交流伺服驱动。交流伺服驱动系统按着所采用的电动机的类型，分为永磁同步电动机交流伺服系统和感应式异步电动机交流伺服系统。其中前者由于各方面的优势，在自动化领域中的应用越来越广泛。该系统即是使用了永磁同步电动机交流伺服系统。在伺服驱动器的内部要进行的控制算法比较复杂，因此电路结构也很复杂。但是驱动器有各种保护功能，可以单独对驱动器、伺服电机和编码器等进行故障检测以起到保护的作用。驱动器的保护功能主