基本PLC的镗床自动控制改装.doc

基本PLC的镗床自动控制改装摘要：对普通旧镗床，才用可编程控制器（PLC）加触摸屏操作单元进行制动控制改装，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批配置。合理利用机床本体硬件资源，达到最好的实际效果。关键词：镗床；可编程控制器；触摸屏中图分类号：TP391 文献标识码：B 文章编号：1006-754X（2005）03-0182-03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，为当今不少企业的变旧为宝的方法。CNC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！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。1、 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。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、涡轮我 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。镗床镗刀杆径向机械传动由步进电机、此轮减速机构、滚珠丝杠螺母副、无间隙齿轮条机构组成。主轴由主轴电机、机械换速机构等组成。2、 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、低压电器控制单元、控制柜、操作站点、电缆及辅助材料等组成。经过改造后，镗床能完成镗刀杆径向移动的位置控速度控制、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动、系统连锁互锁的功能。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。监控、故障、报警、帮助类容可显示，并加装纵向位置数显功能，以提供手动操作时的位置显示。控制系统框图如图一所示。 图1 控制系统框图3、 系统配置机床控制操作面板与CRT单元一起置于操作台旁，通过PLC实现机床的各项操作。3.1 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，设备和状态的监控，故障、报警、帮助信息的显示等。利用其良好的人机操作界面可轻松控制刀架的加工坐标，控制其纵、径向距离，故完全能够代替高成本的CNC系统。这里选择台湾EASY-VIEW公司MT-506S人机接口触摸屏操作员工站，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LCD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、上位计算打印机等。触摸屏操作员工作站装置密封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。3.2 可编程控制器（PLC）采用西门子S7-200可编程控制器作为现场控制装置，通过预存或编辑程序，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，主轴电机的启动、镗刀杆径向移动的位置和速度控制、系统的连锁及互锁控制、执行触摸屏操作单元编制和调用的过程等。3.3 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、开环移动控制所需要的功能和性能。将PLC发来的命令转换为12k200k Pulse/s的脉冲输出，用来控制步进电机的动作，可对刀具进行精确地高速位置和速度控制。3.4 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。3.5 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/min，满负荷、10 000步/转时能平稳运行和精确定位。3.6 直流调速装置直流调速装置用于控制直流电机的电和励磁电压（电流），选用性价格比较高的英国CT公司的全数字直流调速装置MENTORII，它具有较宽的速度调节范围1%100%,速度控制精度可达0.1%。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。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，延长电机和降低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。4、 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。坐标轴的调整分为速度模块和位置模块的调整。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。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。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。5、 结束语厂方以前曾对该机床进行CNC数控改装实验，但因控制部分多采用非集成化的离散原件，使用过程中故障不断。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，能够满足高压电机镗孔、台阶的自动化加工要求。该设备投入生产运行后状态良好。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）：15-172祝战科.