plc在机床控制中应用

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维普资讯http://www.cqvip.com2005年12月济南职业学院学报Dee．2O05第6期(总第5l期)JournalofJinanVocationalCollegeNo．6(SerialNo．51)PLC在机床控制中的应用朱祥庭(济南职业学院机电系，山东济南250014)摘要：该文简要介绍了PIE控制系统在专用机床中的应用，并对步进电机驱动系统，变频调速系统的应用作了分析。采用PLC控制系统，提高了设备的加工精度和可靠性。关键词：PIE；机床；编码器；步进电机；变频器中图分类号：TG502．1文献标识码：C一、引言PLC是一种基于工业电气控制特点而设计的自动化控制产品。以其功能强、成本低、编程简单、体积小的特性，特别是其自身的高可靠性和适应工业恶劣环境的能力，在工业上得到广泛应用。作为一种自控产品，与机械、液压、气动相结合，表现出更大的柔性和可靠性。本文就PLC与步进电机及编码器组成位置闭环控制系统的原理及在专用机床加工硬质材料中的应用作一分析。二、机床简介1．总体结构本机床机械结构是在龙门刨床的基础上改进而成的。组成有床身、工作台、龙门立柱、横梁、蜗轮齿条传动机构、减速箱。变频电动机带动工作台前、后运动，横梁升降有步进电机驱动滚珠丝杠实现，与丝杠同轴联接的编码器作为位置反馈元件，横梁松开夹紧有气动装置完成。2．机床动作手动控制：要求工作台点动前进、点动后退，横梁手动夹紧、松开，横梁手动上升、下降。自动控制：工作台放置待加工的材料，横梁上装有切削的刀具，工作台前进运动中刀具按设定的量均匀地切削加工，要求吃刀量的误差在0．01mm范围内，并且工作台前进、后退速度连续可调。要求每次吃刀量的厚度在0．1mm一15mm之间任意设定。自动切削过程为：工作台前进一后退换向时停止一横梁松开一横梁抬起Lo一横梁夹紧一工作台快速后退一到前进换向位置停止一横梁松开一横梁下降IJD+L1一横梁夹紧一工作台前进。(Lo一抬起量Ll一下降量)三、控制系统1．控制系统功能(1)控制功能根据工艺流程设计了两种控制方式。一种是自动控制方式，这是设备的主要运行方式，机床按照程序设定的逻辑顺序动作。另一种手动控制方式，用于各部分的点动动作。两种控制方式之间，用转换开关互相连锁。当发生故障时按下急停按钮，机床在任意位置都能立即停止。(2)显示和报警功能作者简介：朱祥庭(196l一)，男，山东济宁人，济南职业学院机电系高级工程师。·54· 维普资讯http://www.cqvip.com机床各部分的状况在操作面板上均有相应的指示灯显示。当设备运行出现横梁没有夹紧、工作台挡块压下限位开关、步进驱动器故障、变频器故障时立即自动切断主电源，并发出声光报警。2．硬件设计(1)组成采用三菱公司可编程控制器FX2N一64MT作为控制中心。工作台有Lc公司SV055Is5变频器，配博山电机厂Y1TS112M一4变频电动机驱动。横梁升降靠常州泽明自动化公司生产的WZM一2H110MS步进电机驱动器及相应的二相混合式步进电机完成。升降位置反馈有AUTONICS公司的ENB一2000旋转编码器。另外，配有按钮、转换开关、BCD拨码开关、行程开关、电磁阀、中间继电器、交流接触器、断路器、变压器等电器元件。(2)硬件设计PIE输入：将旋转编码器脉冲输出的A相端接PIE的X0端子，B相端接xl端子，用于检测横梁上升和下降的实际位移量，由于要求每次吃刀量在0．1mm一15mm之间任意可选，用四个BCD码拨码开关分别接PIE输入端子x2一x5、x6一x11、X12一X15、X16一X21，用于设置切削量L，最小设置量0．01mm，最大设置量99．99mm。另外，按钮站上的按钮，转换开关，机床上的行程开关、限位开关、变频器和步进驱动器的准备就绪信号也接到PLC相应的输入端子上。PLC输出：PIE为晶体管输出形式。设置步进驱动器上的拨码开关选择驱动器的输入为脉冲、方向控制方式，用PLC输出端Y0接驱动器cP一端，作为脉冲输入，用Y2端接驱动器DIR一端作电机旋转方向控制信号。Y7、Y10经中间继电器作变频器旋转方向控制信号。Y5、Y6为手动、自动控制输出端，Y4为横梁夹紧、松开控制端。其它显示、报警也接到相应的输出端子上。工作台的前进、后退速度有操作台上的电位器RP1、RP2设定。电气原理图图(1)所示。进刀{殳定上限下限上点下点前换后换白／手动LLtC3×380V『f2}厂FRIX变．X频CDM器VP机VlSC图不13．软件设计横梁位置控制：用步进电机和编码器作切削量的位置控制，设定步进电机的步距角为0．9度，Y0每发出400个脉冲步进电机转一圈，步进电机与丝杠的减速比为8：l，滚株丝杠的节距为8mm，这样PLC的Y0端每发出40个脉冲横梁的位移为0．1mm，同时，编码器输入到PIE输入端子X0、xl的脉冲数为25个脉冲。用编码器检测实际的位移量，当设定切削量与实际移动量有偏差时，Y0发出相应的脉冲，补偿偏差，至到偏差为零电机停止转动，实现位置量的闭环控制。机床的逻辑控制：编制实现机床手动、自动控制的梯形图。部分梯形图如图(2)所示。(下转第69页)-· 维普资讯http://www.cqvip.com“差异”的资源，加强学生的“合作”学习，以辩促学，让学古人不见悟狂耳”的勇气，才会有凌于课本的收获。学习生在交流中“求同存异”，寻求到最贴切、最丰富的答案。的最高境界不是学会，而是会学。学生顺从于教师，服从学生在“辩”中开拓了视野，锻炼了语言，也深化了对文章于教材，依从于同学，尊从于作者，学生学到的是“死”的的认识和感悟。知识，让学生去“辩”，就是让学生在学习中“死去一活3．与作者辩来”。学生学习文言文，总是抱着“敬畏”的态度，不敢对作沉积千年，历久弥笃，文言文正在散发着深沉的光者、作品有个性的认识。其实，很多古代作品都流露着与彩，期待着更多的善于发现美的眼睛。教师要引领学生新时代、新人情不和谐的情感。教师要启迪学生，用新时在历史隧道里穿梭畅游，激发无尽的奇思妙趣，把学生引代的风尚和观点看作品，看作者，要敢于对作者“消极遁向更广阔的文言天空，让学生深陷在古典文化的魅力中世”“抑郁沉沦”的低调说“不”，敢于与作者“辩”。要跳出陶醉，让文言文的神韵为学生嵌上最富个性的底色。文章看文章，高于作者看作者，要有“不恨古人悟不见，恨(责任编辑：汝艳红)(上接第55页)X37X32M8O00——_———一【Mzj3J——TO一·{}_一7-(c235K999—一L一(DHSOSD60235Ml1—Ml1Y05X36Y10X27．；十_卜_*—朴一j，卜(Yo7)一Y07lMl2IlInripl■''、．一——一]，II1⋯‘⋯一M2l：J一廿_1L[RSTC2351一M8002llL-jX27Y5M2l一⋯llIrl’⋯M2Ol一—JL-JM2ol1⋯M8O00lJill"0’1‘、一卜TC236K9999—一X27L--[DHSOSD8C236M2l卜L一一lLJ图示2四、结束语应用PLC、步进驱动器、变频器控制技术，具有控制简单、操作方便、工作可靠、切削精度高等特点，此技术在江西赛璐珞有限公司赛璐珞材料加工的专用设备上，取得了满意的效果。参考文献[1]齐占庆．电气控制技术[M]．北京：机械工业出版社，2114．[2]路林吉．可编程控制器原理及应用[M]．北京：清华大学出版社，20O2(责任编辑：王振平)·69-