点击图片查看原图
本特利 330103-00-04-10-02-00
本特利 330103-00-04-10-02-00
本特利 330103-00-04-10-02-00
本特利 330103-00-04-10-02-00
数控技术是综合应用了电子技术、计算技术、自动控制与自动检测等现代科学技术成就而发展起来的，目前在许多领域尤其是在机械加工行业中的应用日益广泛。 本文提出了利用人机界面和PLC控制步进电机实现数控系统点位控制功能的有关见解与方法，介绍了控制系统方案及软硬件结构的设计思路。对于工矿企业实现相关机床改造具有较高的应用与参考价值。 二、关键词： 人机界面 PLC 步机电机 步机电机驱动器 三、前言： 数控系统按其控制方式划分有点位控制系统、直线控制系统、连续控制系统。在机械加工时，数控系统的点位控制一般用在孔加工机床上（例如钻孔、铰孔、镗孔的机床），其特点是，机床移动部件能实现由一个位置到另一个位置的精确移动，即准确控制移动部件的终点位置，但并不考虑其运动轨迹。实现数控系统点位控制的通常方法可以有： 1、采用全功能的数控装置。这种装置功能十分完善，但其价格却很昂贵，而且许多功能对点位控制来说是多余的； 2、采用单片机控制。这种方法除了要进行软件开发外，还要设计硬件电路、接口电路、驱动电路，特别是要考虑工业现场中的抗干扰问题。 3、采用可编程逻辑控制器控制。 由于可编程控制器（PLC）是专为在工业环境下应用而设计的一种工业控制计算机，具有抗干扰能力强、可靠性极高、体积小等显著优点，是实现机电一体化的理想控制装置。 四、正文： PLC（Programmable Logical Controller）通常称为可编程逻辑控制器，是一种以微处理器为基础，综合了现代计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置，由于它拥有体积小，功能强、程序设计简单、维护方便等优点，特别是它适应恶劣工业环境的能力和它的高可靠性，使它的应用越来越广泛，已经被称为现代工业的三大支柱（即PLC、机器人和CAD/CAM）之一。 人机界面是在操作人员和机器设备之间做双向沟通的桥梁，用户可以自由的组合文字、按钮、图形、数字等来处理或监控管理及应付随时可能变化的多功能显示屏幕。随着机械设备的飞速发展，以往的操作界面由熟练的操作人员才能操作，而且操作困难，无法提高工作效率。但是使用人机界面能够明确指示并告知操作员机器设备目前的状况，使操作变得简单生动，并且可以减少操作上的失误，即使是新手也可以很轻松的操作整个机器设备。使用人机界面还可以使机器的配线标准化、简单化，同时也能减少PLC控制器所需的I/O点数，降低生产的成本。同时由于面板控制的小型化及高性能，相对的提高了整套设备的附加价值。 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。 1、控制系统的结构： 系统的结构框图如下图1所示，整套电器系统由三部分组成:（1）操作部分（人机界面）:用于操作、设置机床运行状况、故障报警;（2）控制部分PLC）:主要控制机床的定位;（3）执行部分（步机电机及步机电机驱动器）。 [align=center][IMG=人机界面和PLC在机床改造的应用]/uploadpic/tech/2008/4/2008040815215947805T.jpg[/IMG] 图 1 系统的结构框图[/align] 2、硬件的选择： 1）、人机界面的选择的原则：现在市场上的人机界面基本上都能实现以下功能： 指示灯（PLCI/O显示、内部节点显示、多段指示灯等）； 开关（位状态型开关、多段开关、切换窗口开关等）； 各种动态图表（棒图、仪表、移动元件、趋势图等）； 数据显示（数值显示、ASCII显示、文字显示等）； 数据输入（数值输入、ASCII输入、文字输入等）； 异常报警（报警显示、跑马灯显示、事件显示等）； 静态显示（直线、圆、矩形、文字等） 基于在性价比方面的特点，在本机床作者选择了**威纶通的MT506T/C。 2）|、PLC 选择的原则：在PLC选型是时主要是根据所需功能和容量进行选择，并考虑维护的方便性，备件的通用性，是否易于扩展，有无特殊功能要求等。 （1）、PLC输入/输出点确定：I/O点数选择时要留出适当余量； （2）、PLC存储容量：系统有模拟量信号存在或进行大量数据处理时容量应选择大些； （3）、输出继电器类型一定是晶体管（只有晶体管输出类型的PLC才能输出高速脉冲）； （4）定位和脉冲输出功能：一个PLC单元中每相能同时输出2点100KHz脉冲。 （5）、PLC配备特殊的定位指令，包括零返回、**值读出、**或相对地址表达方式以及特殊脉冲输出控制。 在本机床上，作者选择了三菱的小型PLC。型号为：FX1S-14MT。 3）、步机电机和步进电机驱动器的选择的原则： （1）、确定步进电机拖动负载所需要的扭矩； （2）、确定步进电机的**高运行转速； （3）、**后还要考虑留有一定的（如30%）力矩量和转速量。 （4）、根据以上指标，再考矩-频特性，就可以选择出适合自己步进电机。 （5）、选择步机电机驱动器，必须跟电机相配套。 （6）、尽量选取细分的驱动器，且使驱动器工作在细分状态。 不同厂家的电机在设计、使用材料及加工工艺方面差别很大，选用步进电机应注重可靠性而轻性能、重品质而轻价格。**采用同一生产厂家的控制器、驱动器和电机。这样便于**终的维护。 在本机床上，作者选择了斯达特的电机和驱动器。电机型号为：110BYG350A；驱动器为其电机配套的型号MS-3H110M。 3、控制系统的软件设计 1）、人机界面组态画面设计 不同品牌的人机界面的软件操作都有其各自的特点，所以在使用时一定要掌握其软件特点。软件一般提供了多种控件和图形库文件，可组态出各种显示和控制功能，实现系统操作状态，当前过程值及故障的可视化。利用人机界面操作被监控系统，对PLC的实时数据进行显示，记录，也可以设计动态画面来模拟控制过程，从而满足监控要求。 机床（例如钻孔、铰孔、镗孔的机床）的操作上每种类型都有一点不同的操作方法，所以在人机界面的设计上都有不同,但一般应有下面几个界面： （1）、主界面：机床的主要操作或其它界
本特利 330103-00-04-10-02-00