基本PLC的鏜床自動控制改裝

1、基本PLC的鏜床自動控制改裝摘要：對普通舊鏜床，才用可編程控制器（PLC）加觸摸屏操作單元進(jìn)行制動控制改裝，利用可編程控制器模塊化設(shè)計、硬件配置靈活且具擴展性的特點，按照機器的具體要求進(jìn)行批配置。合理利用機床本體硬件資源，達(dá)到最好的實際效果。關(guān)鍵詞：鏜床；可編程控制器；觸摸屏中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1006-754X（2005）03-0182-03利用現(xiàn)有閑置舊機床進(jìn)行低成本數(shù)控化改裝，而使其成為多功能、高效率的數(shù)控機床，為當(dāng)今不少企業(yè)的變舊為寶的方法。CNC控制系統(tǒng)具備較高的電氣傳動精度并能完成多軸聯(lián)動控制，但對現(xiàn)有機床本體的系統(tǒng)精度要求較高，在舊機床改裝時往往需要

2、對其機械、電氣、位置檢測等各部分進(jìn)一步改造，從而使投入經(jīng)費加大！為避免控制系統(tǒng)硬件資源的浪費，在機床控制系統(tǒng)中采用可編程控制器加觸摸屏操作單元方式，充分利用其模塊化設(shè)計，硬件配置非常靈活且具備擴展性的特點，可以按照機器的具體要求進(jìn)行配置，不會造成硬件資源的浪費，能夠達(dá)到 最好的性能價格比。1、 原機床主要配置需改裝的高壓電機專用鏜床為廠家定制機床。鏜床縱向機械傳動由快速移動交流電機、工作移動直流電機、雙向超越電磁離合器、渦輪我 蝸桿減速器、普通絲杠螺母傳動副、導(dǎo)軌等零部件組成，縱向位移檢測顯示裝置采用感應(yīng)同步器和數(shù)顯表。鏜床鏜刀桿徑向機械傳動由步進(jìn)電機、此輪減速機構(gòu)、滾珠絲杠螺母副、無間隙齒輪

3、條機構(gòu)組成。主軸由主軸電機、機械換速機構(gòu)等組成。2、 改裝控制系統(tǒng)數(shù)控鏜床控制系統(tǒng)主要由觸摸屏操作單元、可編程控制器、位置控制單元、步進(jìn)電機驅(qū)動單元、步進(jìn)電機、縱向直流調(diào)速裝置、主軸電機軟啟動器、低壓電器控制單元、控制柜、操作站點、電纜及輔助材料等組成。經(jīng)過改造后，鏜床能完成鏜刀桿徑向移動的位置控速度控制、自動回零等功能，鏜床主軸電機具備軟啟動功能，鏜床能完成主軸箱縱向的快速移動、工作移動、工作移動的無級調(diào)速以及兩個移動的切換等控制功能，完成系統(tǒng)潤滑泵的啟動、系統(tǒng)連鎖互鎖的功能?？娠@示動態(tài)圖形和文本的觸摸屏操作單元可提供機床的操作及加工零件程序的編制、修改、保存和調(diào)用，按照零件序號索引加工程序

4、。監(jiān)控、故障、報警、幫助類容可顯示，并加裝縱向位置數(shù)顯功能，以提供手動操作時的位置顯示?？刂葡到y(tǒng)框圖如圖一所示。 圖1 控制系統(tǒng)框圖3、 系統(tǒng)配置機床控制操作面板與CRT單元一起置于操作臺旁，通過PLC實現(xiàn)機床的各項操作。3.1 觸摸屏操作單元采用觸摸屏操作單元作為操作工作站和人機接口，完成加工程序的編制、保存和下載，設(shè)備和狀態(tài)的監(jiān)控，故障、報警、幫助信息的顯示等。利用其良好的人機操作界面可輕松控制刀架的加工坐標(biāo)，控制其縱、徑向距離，故完全能夠代替高成本的CNC系統(tǒng)。這里選擇臺灣EASY-VIEW公司MT-506S人機接口觸摸屏操作員工站，因為它是特意為耐久和靈活的應(yīng)用要求而設(shè)計的，包括1個5

5、.7寸平板高亮度背光彩色LCD顯示器、2個串行通訊口、1個打印機接口、可聯(lián)接可編程控制器、上位計算打印機等。觸摸屏操作員工作站裝置密封在一個堅固耐用的塑殼機箱內(nèi)，能承受工業(yè)現(xiàn)場的沖擊、震動、粉塵和潮濕。3.2 可編程控制器（PLC）采用西門子S7-200可編程控制器作為現(xiàn)場控制裝置，通過預(yù)存或編輯程序，完成鏜床縱向的快速移動和工作移動及兩者之間的切換控制，鏜床縱向工作移動的速度控制，主軸電機的啟動、鏜刀桿徑向移動的位置和速度控制、系統(tǒng)的連鎖及互鎖控制、執(zhí)行觸摸屏操作單元編制和調(diào)用的過程等。3.3 可編程控制器位置控制單元可編程控制器位置控制單元相當(dāng)于執(zhí)行模塊，其位置控制模塊完成與步進(jìn)電機驅(qū)動器

6、的電氣接口，并完成單軸、開環(huán)移動控制所需要的功能和性能。將PLC發(fā)來的命令轉(zhuǎn)換為12k200k Pulse/s的脈沖輸出，用來控制步進(jìn)電機的動作，可對刀具進(jìn)行精確地高速位置和速度控制。3.4 可編程控制器的模擬量輸出模塊 可編程控制器的模擬量輸出模塊用來控制直流調(diào)速裝置的速度，完成機床縱向的工進(jìn)速度控制，控制縱向進(jìn)刀深度從而控制其切削厚度。3.5 步進(jìn)電機步進(jìn)電機采用英國百格拉三相混合式步進(jìn)電機，體積小巧，其電機轉(zhuǎn)子、定子直徑比提高到59%，能夠提供足夠的工作扭矩，最高轉(zhuǎn)速3600r/min，滿負(fù)荷、10 000步/轉(zhuǎn)時能平穩(wěn)運行和精確定位。3.6 直流調(diào)速裝置直流調(diào)速裝置用于控制直流電機的電

7、和勵磁電壓（電流），選用性價格比較高的英國CT公司的全數(shù)字直流調(diào)速裝置MENTORII，它具有較寬的速度調(diào)節(jié)范圍1%100%,速度控制精度可達(dá)0.1%。3.7 軟啟動器為提高加工平穩(wěn)定，特意為該機床增加了軟啟動環(huán)節(jié)。主軸電機的啟動采用ABB公司的軟啟動裝置，可降低電機的啟動電流，減小主軸啟動力矩，延長電機和降低控制電器的使用壽命，降低對電網(wǎng)電壓的波動，提高機床運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。4、 新系統(tǒng)的調(diào)整新系統(tǒng)的調(diào)整主要是指坐標(biāo)軸和主軸的調(diào)整。坐標(biāo)軸的調(diào)整分為速度模塊和位置模塊的調(diào)整。速度模塊的調(diào)整是指速度的匹配，即坐標(biāo)軸的實際速度與系統(tǒng)指令電壓的匹配，這里需要調(diào)整的參數(shù)是最大指令電壓所對應(yīng)的最高速度。進(jìn)刀時

8、速度模式與位置模式自由切換，易于對刀操作，可以設(shè)置速度模式的速率、位置模式的坐標(biāo)，兩種模式下坐標(biāo)統(tǒng)一。主軸的調(diào)整主要是速度模塊的調(diào)整，即各檔速度的調(diào)整，其基本原則為各檔的最高速度都對應(yīng)10V的指令電壓。5、 結(jié)束語廠方以前曾對該機床進(jìn)行CNC數(shù)控改裝實驗，但因控制部分多采用非集成化的離散原件，使用過程中故障不斷。經(jīng)本次改裝，對機床原各部件（如液壓站、管路、電磁閥）進(jìn)行維護(hù)和調(diào)整，對新部件（如觸摸屏、控制柜）進(jìn)行安裝、連線、調(diào)試和試運行后，經(jīng)過廠方對相關(guān)指標(biāo)的驗收測試表明，改裝后的機床控制系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期要求，能夠滿足高壓電機鏜孔、臺階的自動化加工要求。該設(shè)備投入生產(chǎn)運行后狀態(tài)良好。參考文獻(xiàn)：1張立新.CK6130小型數(shù)控車床的研制J.制造技術(shù)與機床，2001，（3）：15-172祝戰(zhàn)科.