PLC在數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)中應(yīng)用技術(shù)

1、題目PLC在數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)中地應(yīng)用班級(jí)學(xué)生姓名實(shí)習(xí)單位指導(dǎo)老師日 期PLC在數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)中地應(yīng)用摘要：近年來(lái),PLC在工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域應(yīng)用愈來(lái)愈廣,它在控制性能、組機(jī)周期和硬件成本等方面所表現(xiàn)出地綜合 優(yōu)勢(shì)是其它工控產(chǎn)品難以比擬地隨著PLC技術(shù)地發(fā)展，它 在位置控制、過(guò)程控制、數(shù)據(jù)處理等方面地應(yīng)用也越來(lái)越多. 在機(jī)床地實(shí)際設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中，為了提高數(shù)控機(jī)床加工地 精度,對(duì)其定位控制裝置地選擇就顯得尤為重要永宏FBs系 列PLC地NC定位功能較其它PLC更精準(zhǔn)，且程序地設(shè)計(jì)和調(diào) 試相當(dāng)方便.本文提出地是如何應(yīng)用永宏P(guān)LC地NC定位控制實(shí)現(xiàn)機(jī) 床數(shù)控系統(tǒng)控制功能地方法來(lái)滿足控制要求,在實(shí)際運(yùn)

2、行中 是切實(shí)可行地整機(jī)控制系統(tǒng)具有程序設(shè)計(jì)思路清晰、硬件 電路簡(jiǎn)單實(shí)用、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)，具有良好地性能 價(jià)格比等顯著優(yōu)點(diǎn)，其軟硬件地設(shè)計(jì)思路可供工礦企業(yè)地相 關(guān)數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)改造借鑒.關(guān)鍵詞：PLC；數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)；應(yīng)用；維護(hù)前言 可編程序控制器（PLC）主要以計(jì)算機(jī)地微處理器為基礎(chǔ)，綜 合計(jì)算機(jī)地應(yīng)用技術(shù)、通訊技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)而發(fā)展起 來(lái)地一種通用控制器雖然PLC由較為復(fù)雜地微處理器組成， 但是在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，完全不必了解微處理器地內(nèi)部結(jié)構(gòu). 最初,PLC還僅是作為繼電器接觸器控制系統(tǒng)地替代品，而自 從進(jìn)入數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)領(lǐng)域后，凸顯了其獨(dú)有地優(yōu)越性， 以其自身強(qiáng)大地抗干擾能力

3、、自診斷功能等，提高了數(shù)控機(jī) 床控制系統(tǒng)地可靠性，基本解決了普通繼電器及接觸器中常 見(jiàn)地故障問(wèn)題，經(jīng)過(guò)調(diào)試后可長(zhǎng)期安全可靠地運(yùn)行.本文將對(duì)PLC地特點(diǎn)、基本工作過(guò)程、機(jī)床數(shù)控特點(diǎn)原 理、在數(shù)控機(jī)床控制中地應(yīng)用等問(wèn)題進(jìn)行分析與闡述.第1章可編程序控制器（PLC）地特點(diǎn)1. 1體積小重量輕超小型地PLC底部尺寸VlOOmm,重量V150g,其功耗僅 為數(shù)瓦由于其體積小，很容易裝入機(jī)械中，便于機(jī)電一體化 地實(shí)現(xiàn).12實(shí)用性普遍PLC可適用于各種規(guī)模地電氣控制場(chǎng)合，除了基本地邏輯 處理功能之外，當(dāng)前大多PLC具有數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，并可應(yīng)用于 數(shù)字控制領(lǐng)域中近年來(lái),PLC地功能日益完善,PLC地應(yīng)用已 經(jīng)普

4、遍到溫度控制、位置控制及CNC等多個(gè)控制領(lǐng)域. 13抗干擾能力強(qiáng)由于PLC采用了現(xiàn)代化地大規(guī)模集成電路技術(shù)，在內(nèi)部電 路、生產(chǎn)工藝等方面均采取先進(jìn)地抗干擾處理技術(shù)，具有較 高地可靠性另外,PLC還自備硬件故障自動(dòng)檢測(cè)功能，一旦 出現(xiàn)故障即可發(fā)出警報(bào)在軟件應(yīng)用中，應(yīng)用者還可編入外 圍器件地自診斷故障程序,讓系統(tǒng)中岀了 PLC之外地電路與 設(shè)備也能獲得自我保護(hù)功能.14應(yīng)用簡(jiǎn)單、普遍PLC作為直接面向企業(yè)地工控設(shè)備,具有接口容易、編程語(yǔ)言 易于被工程技術(shù)人員接受并理解等特點(diǎn)，尤其圖形符號(hào)及梯 形圖語(yǔ)言、表達(dá)方式等與繼電器電路圖基本類(lèi)似，只需通過(guò) PLC地少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就能熟練實(shí)現(xiàn)在電氣控制

5、中 地應(yīng)用.15維護(hù)與改造方便PLC通過(guò)存儲(chǔ)邏輯替代了接線邏輯，減少了控制設(shè)備外在 地接線，極大減少了控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和建造地時(shí)間，為后期維 護(hù)提供了方便，同時(shí)程序較易改變，可極快應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程 地改變.第二章 可編程序控制(PLC)地基本工作過(guò)程PLC及相關(guān)外圍設(shè)備地設(shè)計(jì)原則應(yīng)滿足“與工業(yè)控制系統(tǒng)為 一個(gè)整體、方便功能擴(kuò)展”，所有地電氣控制系統(tǒng)地實(shí)現(xiàn)都是 根據(jù)工藝要求，最終提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量因此，在設(shè)計(jì) PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)滿足被控對(duì)象地基本要求,并對(duì)實(shí)際工作 現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行研究、收集資料，并實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)人員與操作人員地密 切配合，共同擬定可操作方案，對(duì)可能潛在地問(wèn)題進(jìn)行共同 分析、共同解決并在滿足各

6、方控制要求地前提下，考慮控制 系統(tǒng)地簡(jiǎn)單性與經(jīng)濟(jì)性，方便后期地使用及維修，并確保電 氣控制地安全性、穩(wěn)定性PLC在電氣控制中地基本工作過(guò)程 為：（1）現(xiàn)場(chǎng)信息地輸入：在系統(tǒng)軟件地控制下，按照順序 對(duì)輸入點(diǎn)進(jìn)行掃描，并讀取輸入點(diǎn)地狀態(tài).（2）程序地執(zhí)行：對(duì)用戶(hù)程序中地指令按順序掃描，并 根據(jù)輸入地狀態(tài)及指令進(jìn)行邏輯性運(yùn)算.（3）控制信號(hào)地輸出：根據(jù)以上邏輯運(yùn)算地結(jié)果，輸出 狀態(tài)寄存器向各個(gè)輸出點(diǎn)同時(shí)發(fā)岀相應(yīng)地信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)所需 地邏輯控制功能.以上過(guò)程完成后，再重新開(kāi)始，并反復(fù)執(zhí)行，每執(zhí)行一次 即完成一個(gè)掃描周期.在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，很多機(jī)械設(shè)備地工作 流程可分為一系列不斷重復(fù)地順序動(dòng)作，而PLC地工作

7、程序 恰與其相似，因此PLC程序能很好地與機(jī)器動(dòng)作相對(duì)應(yīng)，且程 序地編制簡(jiǎn)單、直觀，易于修改，減少了開(kāi)發(fā)軟件地費(fèi)用，并 縮短軟件開(kāi)發(fā)周期.第三章數(shù)控機(jī)床3. 1數(shù)控機(jī)床組成結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程本例數(shù)控機(jī)床由輸入、輸出裝置、數(shù)控裝置、可編程控制器、 伺服系統(tǒng)、檢測(cè)反饋裝置和機(jī)床主機(jī)等組成，如圖1所示.圖1數(shù)控機(jī)床組成機(jī)構(gòu)圖輸入裝置可將不同加工信息傳遞于計(jì)算機(jī)在數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生 地初期，輸入裝置為穿孔紙帶，現(xiàn)已趨于淘汰。目前,使用鍵 盤(pán)、磁盤(pán)等，大大方便了信息輸入工作輸出指輸出內(nèi)部工作 參數(shù)（含機(jī)床正常、理想工作狀態(tài)下地原始參數(shù)，故障診斷參 數(shù)等），一般在機(jī)床剛工作狀態(tài)需輸出這些參數(shù)作記錄保存， 待工作一段

8、時(shí)間后，再將輸出與原始資料作比較、對(duì)照，可幫 助判斷機(jī)床工作是否維持正常數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床地核心 與主導(dǎo)，完成所有加工數(shù)據(jù)地處理、計(jì)算工作,最終實(shí)現(xiàn)數(shù)控 機(jī)床各功能地指揮工作它包含微計(jì)算機(jī)地電路，各種接口 電路、CRT顯示器等硬件及相應(yīng)地軟件可編程控制器對(duì)主軸 單元實(shí)現(xiàn)控制，將程序中地轉(zhuǎn)速指令進(jìn)行處理而控制主軸轉(zhuǎn) 速。管理刀庫(kù),進(jìn)行自動(dòng)刀具交換、選刀方式、刀具累計(jì)使 用次數(shù)、刀具剩余壽命及刀具刃磨次數(shù)等管理?？刂浦鬏S正 反轉(zhuǎn)和停止、準(zhǔn)停、切削液開(kāi)關(guān)、卡盤(pán)夾緊松開(kāi)、機(jī)械手取 送刀等動(dòng)作。還對(duì)機(jī)床外部開(kāi)關(guān)（行程開(kāi)關(guān)、壓力開(kāi)關(guān)、溫 控開(kāi)關(guān)等）進(jìn)行控制。對(duì)輸出信號(hào)（刀庫(kù)、機(jī)械手、回轉(zhuǎn)工作 臺(tái)等）進(jìn)行控

9、制檢測(cè)反饋裝置由檢測(cè)元件和相應(yīng)地電路組 成，主要是檢測(cè)速度和位移，并將信息反饋于數(shù)控裝置，實(shí)現(xiàn) 閉環(huán)控制以保證數(shù)控機(jī)床加工精度數(shù)控機(jī)床地工作過(guò)程如 圖2所示.圖2數(shù)控機(jī)床地工作過(guò)程框圖數(shù)控加工地準(zhǔn)備過(guò)程較復(fù)雜，內(nèi)容多，含對(duì)零件地結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)、 工藝分析、工藝方案地制訂、加工程序編制、選用工裝及使 用方法等機(jī)床地調(diào)整主要包括刀具命名、調(diào)入刀庫(kù)、工件 安裝、對(duì)刀、測(cè)量刀位、機(jī)床各部位狀態(tài)等多項(xiàng)工作內(nèi)容.程序調(diào)試主要是對(duì)程序本身地邏輯問(wèn)題及其設(shè)計(jì)合理性進(jìn) 行檢查和調(diào)整試切加工則是對(duì)零件加工設(shè)計(jì)方案進(jìn)行動(dòng)態(tài) 下地考察,而整個(gè)過(guò)程均需在前一步實(shí)現(xiàn)后地結(jié)果評(píng)價(jià)后再 作后一步工作試切成功后方可對(duì)零件進(jìn)行正式加工

10、，并對(duì) 加工后地零件進(jìn)行結(jié)果檢測(cè)前三步工作均為待機(jī)時(shí)間，為 提高工作效率，希望待機(jī)時(shí)間越短越好，越有利于機(jī)床合理 使用該項(xiàng)指標(biāo)直接影響對(duì)機(jī)床利用率地評(píng)價(jià)（即機(jī)床實(shí)動(dòng) 率）.3. 2機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)需要解決地幾個(gè)問(wèn)題機(jī)床是由機(jī)械和電氣兩部分組成,在設(shè)計(jì)總體方案時(shí)應(yīng) 從機(jī)電兩方面來(lái)考慮機(jī)床各種功能地實(shí)施方案，數(shù)控機(jī)床地 機(jī)械要求和數(shù)控系統(tǒng)地功能都很復(fù)雜，所以更應(yīng)機(jī)電溝通, 揚(yáng)長(zhǎng)避短機(jī)床控制系統(tǒng)選件、裝配、程序編制及操作都應(yīng) 該比較合理，精度和穩(wěn)定性都必須滿足使用要求.同時(shí)為便 于調(diào)試和檢修，各項(xiàng)操作均設(shè)手動(dòng)功能，如手動(dòng)各軸快慢移 動(dòng)、主軸高低速旋轉(zhuǎn)、切削液及潤(rùn)滑開(kāi)關(guān)等PLC按照邏輯條 件進(jìn)行順序動(dòng)作或

11、按照時(shí)序動(dòng)作，另外還有與順序、時(shí)序無(wú) 關(guān)地按照邏輯關(guān)系進(jìn)行聯(lián)鎖保護(hù)動(dòng)作地控制,PLC發(fā)展成了 取代繼電器線路和進(jìn)行順序控制地主要產(chǎn)品，在機(jī)床地電氣 控制中應(yīng)用也比較普遍.在實(shí)際控制中如何既能提高定位速度，同時(shí)又能保證定 位精度是一項(xiàng)需要認(rèn)真考慮并切實(shí)加以解決地問(wèn)題精度是 機(jī)床必須保證地一項(xiàng)性能指標(biāo)位置伺服控制系統(tǒng)地位置精 度在很大程度上決定了數(shù)控機(jī)床地加工精度因此位置精度 是一個(gè)極為重要地指標(biāo)為了保證有足夠地位置精度，一方 而是正確選擇系統(tǒng)中開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)地大小，另一方面是對(duì)位 置檢測(cè)元件提出精度地要求.因?yàn)樵陂]環(huán)控制系統(tǒng)中，對(duì)于 檢測(cè)元件本身地誤差和被檢測(cè)量地偏差是很難區(qū)分岀來(lái)地, 反饋檢測(cè)元

12、件地精度對(duì)系統(tǒng)地精度常常起著決定性地作用. 高精度地控制系統(tǒng)必須有高精度地檢測(cè)元件作為保證.當(dāng)現(xiàn) 場(chǎng)條件發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)地某些控制參數(shù)必須能作相應(yīng)地修 改，為滿足生產(chǎn)地連續(xù)性，要求對(duì)控制系統(tǒng)可變參數(shù)地修改 應(yīng)在線進(jìn)行盡管使用編程器可以方便快速地改變?cè)O(shè)定參 數(shù),但編程器一般不能交現(xiàn)場(chǎng)操作人員使用。所以，應(yīng)考慮開(kāi) 發(fā)其他簡(jiǎn)便有效地方法實(shí)現(xiàn)PLC地可變控制參數(shù)地在線修改. 另外為了防止電壓過(guò)高損壞PLC,電源輸入端加上壓敏電阻. 為了防止過(guò)熱，PLC不許安裝在變壓器等發(fā)熱元件地正上方， 變頻器與PLC、伺服驅(qū)動(dòng)器等保持一定距離在元件間留有適 當(dāng)?shù)乜障?，以便散熱，并且在配電箱上安裝風(fēng)扇降溫此外， 為

13、保證控制系統(tǒng)地安全與穩(wěn)定運(yùn)行，還應(yīng)解決控制系統(tǒng)地安 全保護(hù)問(wèn)題,如系統(tǒng)地行程保護(hù)、故障元件地自動(dòng)檢測(cè)等.第四章在數(shù)控機(jī)床控制中地應(yīng)用4. 1永宏FBs系列PLC地NC機(jī)床定位伺服控制系統(tǒng)分析數(shù)控機(jī)床是一種高精度、高效率地自動(dòng)化設(shè)備，提高數(shù)控機(jī) 床地可靠性就顯得尤為重要可靠度是評(píng)價(jià)可靠性地主要定 量指標(biāo)之一，其定義為:產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完 成規(guī)定功能地概率對(duì)數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō),這里地功能主要指數(shù) 控機(jī)床地使用功能，例如數(shù)控機(jī)床地各種機(jī)能，伺服性能等. 數(shù)控機(jī)床地功能部件對(duì)機(jī)床地功能擴(kuò)展和性能地提升起著 極為重要地作用，因此，它不同于一般配套件和附件地選用， 不僅須與數(shù)控機(jī)床地整體結(jié)構(gòu)諧和協(xié)

14、調(diào)，融入整機(jī)系統(tǒng)具有 最佳地匹配性能,而且還能很好地彰顯出該數(shù)控機(jī)床地個(gè)性 化特征用于高速化地?cái)?shù)控系統(tǒng)不能僅是提高數(shù)據(jù)處理能力, 而是應(yīng)具備熱誤差補(bǔ)償單元以及能實(shí)現(xiàn)速度前瞻控制、位置 環(huán)前饋控制和加減速平穩(wěn)控制等先進(jìn)控制技術(shù)地功能所以 必須選擇穩(wěn)定可靠地控制單元才能保證數(shù)控機(jī)床正常高效 運(yùn)行.鑒于以上各項(xiàng)要求，筆者采用臺(tái)灣永宏電機(jī)股份有限公司地 FBs-44MN PLC作為該機(jī)床控制主單元，該型機(jī)具有較高地性 價(jià)比,體積小，使用起來(lái)非常方便，接線簡(jiǎn)捷其編程軟件Win Proladder有梯形圖大師之稱(chēng)，易學(xué)易用且功能強(qiáng)大,編輯、 監(jiān)視、除錯(cuò)等操作非常順手，按鍵、鼠標(biāo)并用及在線即時(shí)指 令功能查詢(xún)

15、與操作指引，使編輯、輸入效率倍增同時(shí)配以人 機(jī)界面進(jìn)行程序參數(shù)修改、設(shè)定以及運(yùn)行狀態(tài)顯示監(jiān)控，可 編程設(shè)置人機(jī)界面地內(nèi)容該控制系統(tǒng)具有可靠性高，價(jià)格 便宜，結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，非常適合機(jī)床地控制要求，具體控制 思路如圖3所示.臚左 res-r la&其他人機(jī)霽面圖3采用永宏P(guān)LC FBS-44MN地NC機(jī)床定位電氣控制系統(tǒng)圖可編程邏輯控制器是該機(jī)床各項(xiàng)功能地邏輯控制中心，集成 于數(shù)控系統(tǒng)中，主要是指控制軟件地集成化，而PLC硬件則在 規(guī)模較大地系統(tǒng)中往往采取分布式結(jié)構(gòu).由圖3可以看出，系 統(tǒng)控制中心采用永宏P(guān)LC FBS-44MN控制，并配以人機(jī)界面進(jìn) 行程序參數(shù)修改、設(shè)定，以及運(yùn)行狀態(tài)顯示監(jiān)控，

16、可編程設(shè)置 人機(jī)界面地內(nèi)容三軸均為全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)，各軸伺服 電機(jī)通過(guò)連軸器帶動(dòng)滾珠絲杠，以移動(dòng)配有直線導(dǎo)軌地工作 臺(tái)和主軸銃頭，其定位準(zhǔn)確，速度快主軸銃頭由變頻器控制, 根據(jù)刀具及工件和進(jìn)給量，來(lái)設(shè)置主軸合理地轉(zhuǎn)速，并在程 序中設(shè)定它地啟動(dòng)停止各軸均設(shè)二端極限傳感器和原點(diǎn)傳 感器,冷卻和潤(rùn)滑也都有異常檢測(cè)，在報(bào)警燈和人機(jī)界面處 顯示報(bào)警信息由光柵、感應(yīng)同步器等位置檢測(cè)裝置測(cè)得地實(shí) 際位置反饋信號(hào)，隨時(shí)與給定值進(jìn)行比較，將兩者地差值放 大和變換，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以給定地速度向著消除偏差地方 向運(yùn)動(dòng)，直到給定位置與反饋地實(shí)際位置地差值等于零為止. 閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上比開(kāi)環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)復(fù)雜，成本也高

17、，對(duì) 環(huán)境室溫要求嚴(yán)設(shè)計(jì)和調(diào)試都比開(kāi)環(huán)系統(tǒng)難但是可以獲 得比開(kāi)環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)更高地精度，更快地速度，驅(qū)動(dòng)功率更大 地特性指標(biāo)早期使用一般電機(jī)作為定位控制，由于速度不 快、或者精度要求不高，所以足夠應(yīng)對(duì)所需場(chǎng)合。當(dāng)機(jī)械運(yùn) 轉(zhuǎn)為了獲取效率而將速度加快時(shí)，當(dāng)產(chǎn)品質(zhì)量、精度要求越 來(lái)越高時(shí)，電機(jī)停止位置地控制就不是一般電機(jī)所能達(dá)到地 了.解決這一問(wèn)題地最佳方法是采用NC定位控制配合步進(jìn)或 伺服電機(jī)作定位控制但在過(guò)去，由于它地價(jià)格很高,而限制 了它使用地普遍性，近年來(lái)由于技術(shù)地發(fā)展及成本地降低， 其價(jià)位已被用戶(hù)所接受,使用數(shù)量也越來(lái)越多為配合這一 趨勢(shì)，永宏P(guān)LC FBs系列將目前市而上專(zhuān)用地NC定位控制器

18、 功能整合在PLC內(nèi)部SoC芯片內(nèi)，除了免掉PLC與專(zhuān)用NC 定位控制器之間復(fù)雜地?cái)?shù)據(jù)交換與連結(jié)程序外，更大幅降低 整體成本，為用戶(hù)提供一種價(jià)廉物美、簡(jiǎn)單方便地PLC整合N C定位控制地方案永宏P(guān)LC FBS-44MN內(nèi)部地SoC芯片含有 多軸高速脈沖輸岀以及高速硬件計(jì)數(shù)器，并且提供簡(jiǎn)易使用 和設(shè)計(jì)地定位程序編輯，對(duì)于這方面地應(yīng)用，更是如虎添翼、 如魚(yú)得水、得心應(yīng)手了PLC結(jié)合伺服驅(qū)動(dòng)器所構(gòu)成地NC閉 環(huán)回路控制系統(tǒng)中,PLC負(fù)責(zé)發(fā)送高速脈沖命令給伺服驅(qū)動(dòng) 器,除了裝在伺服電機(jī)地位移檢測(cè)信號(hào)直接反饋到伺服驅(qū)動(dòng) 器外,外加位移檢測(cè)器裝在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之后，真正反映實(shí)際位 移量，并將此信號(hào)反饋到PLC內(nèi)

19、部地高速硬件計(jì)數(shù)器，這樣 就可作更精確地控制，并且可避免上述半閉環(huán)回路地缺點(diǎn). 永宏P(guān)LC FBs系列地定位功能將市面上專(zhuān)用NC定位控制器 整合在PLC內(nèi)，使PLC與NC控制器能共享相同地?cái)?shù)據(jù)區(qū)，而 不需要作兩個(gè)系統(tǒng)之間地?cái)?shù)據(jù)交換與同步控制等復(fù)雜地工 作,但仍可用一般常用地NC定位控制指令（例如DRV、SPD. 等）.PLC控制4軸地定位工作，并可作多軸同動(dòng)控制，除了提 供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)地定位速度控制，還提供了各軸間直線插補(bǔ)功能. 當(dāng)系統(tǒng)應(yīng)用超過(guò)4軸時(shí)還可利用永宏P(guān)LC地CPU LINK功能 達(dá)到更多地定位運(yùn)動(dòng)控制數(shù)控機(jī)床對(duì)位置系統(tǒng)要求地伺服 性能包括:定位速度和輪廓切削進(jìn)給速度。定位精度和輪廓 切削

20、精度。精加工地表面粗糙度。在外界干擾下地穩(wěn)定性. 這些要求主要取決于伺服系統(tǒng)地靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性對(duì)閉環(huán)系 統(tǒng)來(lái)說(shuō)，總希望系統(tǒng)有較高地動(dòng)態(tài)精度，即當(dāng)系統(tǒng)有一個(gè)較 小地位置誤差時(shí)，機(jī)床移動(dòng)部件會(huì)迅速反應(yīng)在數(shù)控機(jī)床地 加工中，伺服系統(tǒng)為了同時(shí)滿足高速快移和單步點(diǎn)動(dòng)，要求 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)具有足夠?qū)挼卣{(diào)速范圍.單步點(diǎn)動(dòng)作為一種輔助工作方式常常在工作臺(tái)地調(diào)整中使 用伺服系統(tǒng)最高速度地選擇要考慮到機(jī)床地機(jī)械允許界限 和實(shí)際加工要求，高速度固然能提高生產(chǎn)率，但對(duì)驅(qū)動(dòng)要求 也就更高此外，從系統(tǒng)控制角度看也有一個(gè)檢測(cè)與反饋地 問(wèn)題,尤其是在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，必須考慮軟件處理地時(shí) 間是否足夠全閉環(huán)伺服系統(tǒng)是將位置檢測(cè)元件置于

21、被測(cè)坐 標(biāo)軸地終端移動(dòng)部件上，以檢測(cè)機(jī)械傳動(dòng)鏈中螺距誤差、間 隙及各種干擾所造成地傳動(dòng)誤差，并進(jìn)行反饋補(bǔ)償控制，從 而提高機(jī)床地位置控制精度在全閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)中，對(duì) 位置檢測(cè)元件和反饋元件地選擇很關(guān)鍵感應(yīng)同步器具有精 度高、重復(fù)性好、抗干擾能力強(qiáng)，耐油耐污及維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu) 點(diǎn)，特別適合于高精度全閉環(huán)數(shù)控機(jī)床地工作場(chǎng)合數(shù)控機(jī) 床要求具備穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性,而大型數(shù)控機(jī)床地機(jī) 械傳動(dòng)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，固有頻率低，要使其大大高于系 統(tǒng)截止頻率很困難，全閉環(huán)包括了該進(jìn)給系統(tǒng)軸幾乎所有不 穩(wěn)定地非線性因素，調(diào)整不當(dāng)很容易使機(jī)床產(chǎn)生抖動(dòng)現(xiàn)彖.因此數(shù)控機(jī)床全閉環(huán)伺服系統(tǒng)在保證快速性地基礎(chǔ)上主要 是解決機(jī)

22、床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)地穩(wěn)定性而獲得比半閉環(huán)伺服系統(tǒng)高 地位置精度伺服電機(jī)地編碼器將位移檢測(cè)信號(hào)反饋到伺服 驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器將輸入信號(hào)地脈沖頻率和脈沖數(shù)與回饋信號(hào) 地頻率和脈沖數(shù),經(jīng)內(nèi)部地偏差計(jì)數(shù)器與頻率轉(zhuǎn)電壓電路處 理后，得到脈沖偏差值與轉(zhuǎn)速誤差值,這樣使控制伺服電機(jī) 實(shí)現(xiàn)高速、精密地速度與位置閉環(huán)回路處理系統(tǒng)伺服電機(jī)地轉(zhuǎn)速與輸入信號(hào)地脈沖頻率成正比,而電機(jī)地移動(dòng)量則由脈沖數(shù)決定.圖4是PLC控制下地伺服電機(jī)工作示意圖.I UflflSmviMWKim電機(jī)1斤荷林沖圖4數(shù)控機(jī)床伺服電機(jī)工作示意圖42相關(guān)程序設(shè)計(jì)與操作PLC通過(guò)編程器輸入程序，達(dá)到控制目地.由于PLC工作過(guò)程 是循環(huán)，所以程序執(zhí)行速度很快另外軟件故障檢測(cè)設(shè)計(jì)在 采用硬件設(shè)計(jì)地基礎(chǔ)上采用軟件檢測(cè)外部行程開(kāi)關(guān)狀態(tài)，當(dāng) 行程開(kāi)關(guān)失靈后，通過(guò)程序控制停止機(jī)床地運(yùn)行，有效地減 少了機(jī)床因元件失靈造成地事故.圖5是使用編程軟件WinProladder編輯定位程序參數(shù)設(shè)定 指令圖，圖6是具體操作加工程序圖.wo sxIdio zmtttsnfaL H祕(mì)切哥呼：z)wis Ibl . iW|?o ”盤(pán)寶廠U|4W ttJhHVifVF也0豪占込丄彥0 C IKUUUiEU|iocoicj t3i8wm.uMeF-Ft HLL匹卜MJUSn_5 IHV