基于PLC的镗床自动控制改装

第12卷第3期2005年6月工程设计学报Journa l of Eng i neer i ng D esignV o l .12N o.3June 2005收稿日期:2004211211.作者简介:钟　玲(1970-),女,陕西西安人,讲师,硕士,从事特种加工研究,E 2m ail :xaitzl @sina .com .基于PLC 的镗床自动控制改装钟　玲,叶元臻,张劲涛(西安工业学院机电工程系,陕西西安710032)摘　要:对普通旧镗床,采用可编程控制器(PL C )加触摸屏操作单元进行自动控制改装Λ利用可编程控制器模块化设计、硬件配置灵活且具扩展性的特点,按照机器的具体要求进行配置Λ合理利用机床本体硬件资源,达到最好的实用效果Λ关键词:镗床;可编程控制器;触摸屏中图分类号:T P 391 文献标识码:B 文章编号:10062754X (2005)0320182203Automa tic con trol ref it of bor i ng mach i ne ba sed on PLCZHON G L ing ,YE Yuan 2zhen ,ZHAN G J in 2tao(D epartm en t of M echan ical and E lectrical Engineering ,X i’an In stitu te of T echno logy ,X i’an 710032,Ch ina )Abstract :Fo r o rdinary o ld bo ring m ach ine ,au tom atic con tro l refit can be i m p lem en ted by PL C and touch 2sen sitive screen un it .B y adop ting the featu res such as m odu larizing design ,flex ib le hardw are configu rati on and h igh ex ten si on of PL C ,configu ring the m ach ine acco rding to concrete requ irem en ts and em p loying hardw are resou rce of the m ach ine reasonab ly can ach ieve the best re 2su lt .Key words :bo ring m ach ine ;PL C ;touch 2sen sitive screen 利用现有闲置旧机床进行低成本数控化改装,而使其成为多功能、高效率的数控机床,为当今不少企业采用的变旧为宝的方法ΛCN C 控制系统具备较高的电气传动精度并能完成多轴联动控制,但对现有机床本体的系统精度要求较高,在旧机床改装时往往需要对其机械、电气、位置检测等各部分进一步改造,从而使投入经费加大Λ为避免控制系统硬件资源的浪费,在机床控制系统中采用可编程控制器加触摸屏操作单元方式,充分利用其模块化设计、硬件配置非常灵活且具备扩展性的特点,可以按照机器的具体要求进行配置,不会造成硬件资源的浪费,能够达到最好的性能价格比Λ1　原机床主要配置需改装的高压电机专用镗床为厂家定制机床Λ镗床纵向机械传动由快速移动交流电机、工作移动直流电机、双向超越电磁离合器、蜗轮蜗杆减速器、普通丝杠螺母传动副、导轨等零部件组成,纵向位移检测显示装置采用感应同步器和数显表Λ镗床镗刀杆径向机械传动由步进电机、齿轮减速机构、滚珠丝杠螺母副、无间隙斜齿轮齿条机构组成Λ主轴由主轴电机、机械换速机构等组成Λ2　改装控制系统数控镗床控制系统主要由触摸屏操作单元、可编程控制器、位置控制单元、步进电机驱动单元、步进电机、纵向直流调速装置、主轴电机软启动器、低压电器控制元件、控制柜、操作站点、电缆及辅助材料等组成Λ经改造后,镗床能完成镗刀杆径向移动的位置控制、速度控制、自动回零等功能,镗床主轴电机具备软启动功能,镗床能完成主轴箱纵向的快速移动、工作移动、工作移动的无级调速以及两个移动的切换等控制功能,完成系统润滑泵的启停、系统联锁互锁功能Λ可显示动态图形和文本的触摸屏操作单元可提供机床的操作及加工零件程序的编制、修改、保存和调用,按照零件序号索引加工程序Λ监控、故障、报警、帮助内容可显示,并加装纵向位置数显功能,以提供手动操作时的位置显示Λ控制系统框图如图1所示Λ图1　控制系统框图F ig .1　The con tro l system3　系统配置机床控制操作面板与CR T 单元一起置于操作台旁,通过PL C 实现机床的各项操作Λ3.1　触摸屏操作单元采用触摸屏操作单元作为操作工作站和人机接口,完成加工程序的编制、保存和下载,设备位置和状态的监控,故障、报警、帮助信息的显示等Λ利用其良好的人机操作界面可轻松控制刀杆的加工坐标,控制其纵、径向距离,故完全能够替代高成本的CN C 系统Λ这里选择台湾EA SY 2V IE W 公司M T 2506S 人机接口触摸屏操作员工作站,因为它是特意为耐久和灵活的应用要求而设计的,包括1个5.7寸平板高亮度背光彩色L CD 显示器、2个串行通讯口、1个打印机接口、可联接可编程控制器、上位计算机、打印机等Λ触摸屏操作员工作站装置封装在一个坚固耐用的塑壳机箱内,能承受工业现场的冲击、震动、粉尘和潮湿Λ3.2　可编程控制器(PLC )采用西门子S 72200可编程控制器作为现场控制装置,通过预存或可编辑程序,完成镗床纵向的快速移动和工作移动及两者之间的切换控制、镗床纵向工作移动的速度控制、主轴电机的启停、润滑电机的启停、镗刀杆径向移动的位置和速度控制、系统的联锁及互锁控制、执行触摸屏操作单元编制和调用的过程等Λ3.3　可编程控制器位置控制单元可编程控制器位置控制单元相当于执行模块,其位置控制模块完成与步进电机驱动器的电气接口,并完成单轴、开环移动控制所需的功能和性能Λ将PL C 发来的命令转换为12k ～200k Pu lse s 的脉冲输出,用来控制步进电机的动作,可对刀具进行精确的高速位置和速度控制Λ3.4　可编程控制器的模拟量输出模块可编程控制器的模拟量输出模块用来控制直流调速装置的速度,完成机床纵向的工进速度控制,控制纵向进刀深度从而控制其切削厚度Λ3.5　步进电机步进电机采用英国百格拉三相混合式步进电机,体积小巧,其电机转子、定子直径比提高到59%,能够提供足够的工作扭矩,最高转速3600r m in ,满负荷、10000步 转时能平稳运行和精确定位Λ3.6　直流调速装置直流调速装置用于控制直流电机的电枢和励磁电压(电流),选用性价比较高的英国CT 公司的全数字直流调速装置M EN TO R ,它具有较宽的速度调节范围1%～100%,速度控制精度可达0.1%Λ・381・　第3期钟　玲,等:基于PL C 的镗床自动控制改装3.7　软启动器为提高加工平稳定,特意为该机床增加了软启动环节Λ主轴电机的启动采用ABB公司的软启动装置,可降低电机的启动电流,减小主轴启动力矩,延长电机和低压控制电器的使用寿命,降低对电网电压的波动,提高机床运转平稳性Λ4　新系统的调整新系统的调整主要是指坐标轴和主轴的调整Λ坐标轴的调整分为速度模块和位置模块的调整Λ速度模块的调整是指速度的匹配,即坐标轴的实际速度与系统指令电压的匹配,这里需要调整的参数是最大指令电压所对应的最高速度Λ进刀时速度模式与位置模式自由切换,易于对刀操作,可以设置速度模式的速率、位置模式的坐标,两种模式下坐标统一Λ主轴的调整主要是速度模块的调整,即各档速度的调整,其基本原则为各档的最高速度都对应10V 的指令电压Λ5　结束语厂方以前曾对该机床进行CN C数控改装试验,但因控制部分多采用非集成化的离散元件,使用过程中故障不断Λ经本次改装,对机床原各部件(如液压站、管路、电磁阀)进行维护和调整,对新部件(如触摸屏、控制柜)进行安装、连线、调试和试运行后,经过厂方对相关指标的验收测试表明,改装后的机床控制系统达到了预期要求,能够满足高压电机膛孔、台阶的自动化加工要求Λ该设备投入生产运行后状况良好Λ参考文献:[1]张立新.CK6130小型数控车床的研制[J].制造技术与机床,2001,(3):15-17.ZHAN G L i2x in.T he m anufactu re of CK6130digidal con tro lled lathe[J].M anufactu ring T echno logy&M a2 ch ine Too l,2001,(3):15-17.[2]祝战科.俄制2B622ф1型数控镗床的改造报告[J].陕西工学院学报,2003,(3):10-12.ZHU Zhan2ke.A research repo rt on the tran sfo rm ati on of digidal con tro lled bo ring m ach ine of type2B622ф1 m ade in R u ssia[J].Jou rnal of Shanx i In stitu te of T ech2 no 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