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PLC在组合机床主动线中的使用

1、概  述  
在组合机床主动线中,一样平常依据差别的加工精度要求设置三种滑台(1)液压滑台,用于切削量大,加工精度要求较低的粗加工工序中;(2)机器滑台,用于切削量中等,具有肯定加工精度要求的半精加工工序中;(3)数控滑台,用于切削量小,加工精度要求很高的精加工工序中。可编程控制器(简称PLC)以其通用性强、牢靠性高、指令体系复杂、编程轻便易学、易于掌握、体积小、维修事情少、现场接口安置利便等一系列好处,被普遍使用于产业主动控制中。分外是在组合机床主动消费线的控制及CNC机床的S、T、M功效控制更表现出其杰出的功能。PLC控制的步进电机开环伺服机构使用于组合机床主动消费线上的数控滑台控制,可省去该单位的数控体系使该单位的控制体系本钱低落70~90%,乃至只占用主动线控制单位PLC的3~5个I/O接口及<1KB的内存。分外是大型主动线中可以使控制体系的本钱明显降落。
2、PLC控制的数控滑台布局  
一样平常组合机床主动线中的数控滑台接纳步进电机驱动的开环伺服机构。接纳PLC控制的数控滑台由可编程控制器、环行脉冲分派器、步进电机驱动器、步进电机和伺服传念头构等局部构成,伺服传念头构中的齿轮Z1、Z2应该接纳消隙步伐,制止发生反向去世区或使加工精度降落;而丝杠传动副则应该依据该单位的加工精度要求,确定能否选用滚珠丝杠副。接纳滚珠丝杠副,具有传动服从高、体系刚度好、传动精度高、利用寿命长的好处,但本钱较高且不克不及自锁。 
3、数控滑台的PLC控制办法  
数控滑台的控制要素次要有三个:
3.1  行程控制  
    一样平常液压滑台和机器滑台的行程控制是使用地位或压力传感器(行程开关/去世挡铁)来完成;而数控滑台的行程则接纳数字控制来完成。由数控滑台的布局可知,滑台的行程反比于步进电机的总转角,因而只需控制步进电机的总转角即可。由步进电机的事情原理和特征可知步进电机的总转角反比于所输出的控制脉冲个数;因而可以依据伺服机构的位移量确定PLC输入的脉冲个数:
                      n= DL/d                      (1)
    式中 DL——伺服机构的位移量(mm)
         d ——伺服机构的脉冲当量(mm/脉冲)
3.2  进给速率控制  
    伺服机构的进给速率取决于步进电机的转速,而步进电机的转速取决于输出的脉冲频率因而可以依据该工序要求的进给速率,确定其PLC输入的脉冲频率:
          f=Vf/60d   (Hz)                  (2)   
   式中 Vf——伺服机构的进给速率(mm/min)
3.3  进给偏向控制  
    进给偏向控制即步进电机的转向控制。步进电机的转向可以经过改动步进电机各绕组的通电次序来改动其转向如三相步进电机通电次序为A-AB-B-BC-C-CA-A…时步进电机正转当绕组按A-AC-C-CB-B-BA-A…次序通电时步进电机反转。因而可以经过PLC输入的偏向控制信号改动硬件环行分派器的输入次序来完成,或经编程改动输入脉冲的次序来改动步进电机绕组的通电次序完成。
4、PLC的软件控制逻辑  
由滑台的PLC控制办法可知,应使步进电机的输出脉冲总数和脉冲频率遭到响应的控制。因而在控制软件上设置一个脉冲总数和脉冲频率可控的脉冲信号产生器;关于频率较低的控制脉冲,可以使用PLC中的定时器组成,如图2所示。脉冲频率可以经过定时器的定时常数控制脉冲周期,脉冲总数控制则可以设置一脉冲计数器C10。当脉冲数到达设定值时,计数器C10举措堵截脉冲产生器回路,使其中止事情。伺服机构的步进电机无脉冲输出时便中止运转,伺服实行机构定位。当伺服实行机构的位移速率要求较高时,可以用PLC中的高速脉冲产生器。差别的PLC其高速脉冲的频率可达4000~6000Hz。关于主动线上的一样平常伺服机构,其速率可以失掉充实满意。 
5、伺服控制、驱动及接口  
5.1  步进电机控制体系的构成  
步进电机的控制体系由可编程控制器、环行脉冲分派器和步进电机功率驱动器构成,控制体系中PLC用来发生控制脉冲;经过PLC编程输入肯定数目的方波脉冲,控制步进电机的转角进而控制伺服机构的进给量;同时经过编程控制脉冲频率——既伺服机构的进给速率;环行脉冲分派器将可编程控制器输入的控制脉冲按步进电机的通电次序分派到响应的绕组。PLC控制的步进电机可以接纳软件环行分派器,也可以接纳如图1所示的硬件环行分派器。接纳软环占用的PLC资源较多,分外是步进电机绕组相数M>4时,关于大型消费线应该予以充实思索。接纳硬件环行分派器,固然硬件布局略微庞大些,但可以节流占用PLC的I/O口点数,现在市场有多种公用芯片可以选用。步进电机功率驱动器将PLC输入的控制脉冲缩小到几十~上百伏特、几安~十几安的驱动才能。一样平常PLC的输入接口具有肯定的驱动才能,而通常的晶体管直流输入接口的负载才能仅为十几~几十伏特、几十~几百毫安。但关于功率步进电机则要求几十~上百伏特、几安~十几安的驱动才能,因而应该接纳驱动器对输入脉冲举行缩小。
5.2  可编程控制器的接口  
如伺服机构接纳硬件环行分派器,则占用PLC的I/O口点数少于5点,一样平常仅为3点。此中I口占用一点,作为启动控制信号;O口占用2点,一点作为PLC的脉冲输入接口,接至伺服体系硬环的时钟脉冲输出端,另一点作为步进电机转向控制信号,接至硬环的相序分派控制端,如图3所示;伺服体系接纳软件环行分派器时,                                                           
6、使用实例与结论  
将PLC控制的开环伺服机构用于某大型消费线的数控滑台,每个滑台仅占用4个I/O接口,节流了CNC控制体系,其脉冲当量为0.01~0.05mm,进给速率为Vf=3~15m/min,完全满意工艺要求和加工精度要求。


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