機(jī)床數(shù)控滑臺的PLC控制方法

1、第1期孫明慧鄭俊杰機(jī)床數(shù)控滑臺的PLC控制方法97機(jī)床數(shù)控滑臺的PLC控制方法孫明慧1,2,鄭俊杰1,3(1.中國礦業(yè)大學(xué)(北京),北京100083;2.鄭州煤炭高級技工學(xué)校,河南新鄭451150;3.洋浦技工學(xué)校,海南洋浦578101)摘要:介紹了用PLC控制機(jī)床數(shù)控滑臺的基本方法,伺服控制、驅(qū)動(dòng)、接口及PLC控制的軟件方法。可編程控制器(PLC)直接控制步進(jìn)電機(jī),能使組合機(jī)床自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)成本顯著下降。關(guān)鍵詞:數(shù)控滑臺;PLC;步進(jìn)電機(jī);伺服控制中圖分類號:TP271.2文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B文章編號:-(02,但成。0引言:,機(jī)械滑臺和數(shù)控滑臺。可編程控制器(簡稱PLC)以其通用性強(qiáng)、可靠性

2、高、指令系統(tǒng)簡單、編程簡便易學(xué)、現(xiàn)場接口安裝方便等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)控制中。特別是在組合機(jī)床自動(dòng)生產(chǎn)線的控制及CNC機(jī)床的S、T、M功能控制更顯示出其卓越的性能。PLC控制的步進(jìn)電機(jī)開環(huán)伺服機(jī)構(gòu)應(yīng)用于組合機(jī)床自動(dòng)生產(chǎn)線上的數(shù)控滑臺控制,可省去該單元的數(shù)控系統(tǒng),使其成本降低70%90%,特別是大型自動(dòng)線中可以使控制系統(tǒng)的成本顯著下降。圖1傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成1.2數(shù)控滑臺的PLC控制方法行程控制:一般液壓滑臺和機(jī)械滑臺的行程控制是利用位置或壓力傳感器(行程開關(guān)/死擋鐵)來實(shí)現(xiàn);而數(shù)控滑臺的行程則采用數(shù)字控制來實(shí)現(xiàn)。由數(shù)控滑臺的結(jié)構(gòu)可知,滑臺的行程正比于步進(jìn)電機(jī)的總轉(zhuǎn)角,因此只要控制步進(jìn)電機(jī)的總轉(zhuǎn)

3、角即可。由步進(jìn)電機(jī)的工作原理和特性可知步進(jìn)電機(jī)的總轉(zhuǎn)角正比于所輸入的控制脈沖個(gè)數(shù);因此可以根據(jù)伺服機(jī)構(gòu)的位移量確定PLC輸出的脈沖個(gè)數(shù)。進(jìn)給速度控制:伺服機(jī)構(gòu)的進(jìn)給速度取決于步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速,而步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于輸入的脈沖頻率;因此可以根據(jù)該工序要求的進(jìn)給速度,確定其PLC輸出的脈沖頻率。進(jìn)給方向控制:進(jìn)給方向控制即步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向控制。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向可以通過改變步進(jìn)電機(jī)各繞組的通電順序來改變其轉(zhuǎn)向;如三相步進(jìn)電機(jī)通電順序?yàn)锳-AB-B-BC-C-CA-A時(shí)步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn);當(dāng)繞組按A-AC-C-CB-B-BA-A順序通電時(shí)步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。因此可以通過PLC輸出的方向控制信號改變硬件環(huán)行分配器的輸出順

4、序來實(shí)現(xiàn),或經(jīng)編程改變輸出脈沖的順序來改變步進(jìn)1數(shù)控滑臺的結(jié)構(gòu)及PLC控制方法1.1數(shù)控滑臺的結(jié)構(gòu)一般組合機(jī)床自動(dòng)線中的數(shù)控滑臺采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開環(huán)伺服機(jī)構(gòu)。采用PLC控制的數(shù)控滑臺由可編程控制器、環(huán)行脈沖分配器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)和伺服傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等部分組成,見圖1。伺服傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的齒輪Z1、Z2應(yīng)該采取消隙措施,避免產(chǎn)生反向死區(qū)或使加工精度下降;而絲杠傳動(dòng)副則應(yīng)根據(jù)該單元的加工精度要求,確定是否選用滾珠絲杠副。采用滾珠絲杠副,具有傳動(dòng)效率高、收稿日期:2009-08-18作者簡介:孫明慧(1973-),女,河南原陽人,1997年畢業(yè)于河南理工大學(xué)自動(dòng)化專業(yè),講師,現(xiàn)中國礦業(yè)大學(xué)(北京)

5、工程碩士,研究方向:電氣工程。98陜西煤炭2010年電機(jī)繞組的通電順序?qū)崿F(xiàn)。2PLC軟件控制邏輯伺服控制驅(qū)動(dòng)及接口2.1PLC的軟件控制邏輯由滑臺的PLC控制方法可知,應(yīng)使步進(jìn)電機(jī)的輸入脈沖總數(shù)和脈沖頻率受到相應(yīng)的控制。因此在控制軟件上設(shè)置一個(gè)脈沖總數(shù)和脈沖頻率可控的脈沖信號發(fā)生器;對于頻率較低的控制脈沖,可以利用PLC中的定時(shí)器構(gòu)成,如圖2所示。脈沖頻率可以通過定時(shí)器的定時(shí)常數(shù)控制脈沖周期,脈沖總數(shù)控制則可以設(shè)置一脈沖計(jì)數(shù)器C10。當(dāng)脈沖數(shù)達(dá)到設(shè)定值時(shí),計(jì)數(shù)器C10動(dòng)作切斷脈沖發(fā)生器回路,使其停止工作。伺服機(jī)構(gòu)的步進(jìn)電機(jī)無脈沖輸入時(shí)便停止運(yùn)轉(zhuǎn),伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)定位位移速度要求較高時(shí),可以用PLC

6、生器。不同的PLC46000Hz。,其速度專用芯片可以選用。步進(jìn)電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)器將PLC輸出的控制脈沖放大到幾十至上百伏特、幾安至十幾安的驅(qū)動(dòng)能力。一般PLC的輸出接口具有一定的驅(qū)動(dòng)能力,而通常的晶體管直流輸出接口的負(fù)載能力僅為十幾至幾十伏特、幾十至幾百毫安。但對于功率步進(jìn)電機(jī)則要求幾十至上百伏特、幾安至十幾安的驅(qū)動(dòng)能力,因此應(yīng)該采用驅(qū)動(dòng)器對輸出脈沖進(jìn)行放大?？删幊炭刂破鞯慕涌?如伺服機(jī)構(gòu)采用硬件環(huán)行分配器,則占用PLC的I/O口點(diǎn)數(shù)少于5點(diǎn),一般僅為3點(diǎn)。其中I口占用一點(diǎn),作為啟動(dòng)控制信號;O口占用2點(diǎn),一點(diǎn)作為,另一點(diǎn)作為,4。圖3硬件環(huán)相序分配圖2滑臺PLC控制程序2.2伺服控制驅(qū)動(dòng)及接口

7、步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的組成:步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)由可編程控制器、環(huán)行脈沖分配器和步進(jìn)電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)器組成,其結(jié)構(gòu)見圖1?？刂葡到y(tǒng)中PLC用來產(chǎn)生控制脈沖;通過PLC編程輸出一定數(shù)量的方波脈沖,控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角進(jìn)而控制伺服機(jī)構(gòu)的進(jìn)給量;同時(shí)通過編程控制脈沖頻率,即伺服機(jī)構(gòu)的進(jìn)給速度;環(huán)行脈沖分配器將可編程控制器輸出的控制脈沖按步進(jìn)電機(jī)的通電順序分配到相應(yīng)的繞組。PLC控制的步進(jìn)電機(jī)可以采用軟件環(huán)行分配器,也可以采用如圖1所示的硬件環(huán)行分配器。采用軟環(huán)占用的PLC資源較多,特別是步進(jìn)電機(jī)繞組相數(shù)M>4時(shí),對于大型生產(chǎn)線應(yīng)該予以充分考慮。采用硬件環(huán)行分配器,雖然硬件結(jié)構(gòu)稍微復(fù)雜些,但可以節(jié)省占用PLC的I/O口點(diǎn)數(shù),目前市場有多種圖4軟件環(huán)相序分配3結(jié)論將PLC控制的開環(huán)伺服機(jī)構(gòu)用于某大型生產(chǎn)線的數(shù)控滑臺,每個(gè)滑臺僅占用4個(gè)I/O接口,節(jié)省了CNC控制系統(tǒng),其脈沖當(dāng)量為0.010.05mm,進(jìn)給速度為315m/min,完全滿足工藝要求和加工精