【《基于PLC的数控加工中心控制系统软件设计案例分析》2900字】

第第页共30页基于PLC的数控加工中心控制系统软件设计案例分析目录TOC\o"1-3"\h\u5474基于PLC的数控加工中心控制系统软件设计案例分析 1191441.1编程软件的介绍 138311.2控制系统程序的设计 1315431.3数控加工中心控制系统程序的组态与编写 31.1编程软件的介绍STEP7-MicroWINSMART

是德国的西门子股份公司自主的研发的一款专为S7-200smart系列的PLC程序的开发的功能非常全面编程软件，这款软件可用于用户对S7-200smart进行程序编写，他是对于学习S7-200smart系列的程序编写是不可缺失。在社会上有一定经济实用性。软件界面如图1.1所示。图1.1STEP7-MicroWINSMART编程软件1.2控制系统程序的设计按照具体的工作流程和控制要求对程序进行编写和设计。具体的工作流程如下：首先触摸屏设置工件加工数量（加工数量设置范围1～99），加工零件三角形三边边长（设置范围20~120）单位（毫米），要求系统任意输入三边边长并自动分配三角形三边长（按照a>b>c的顺序），如果输入的三边边长可以构成三角形，那么触摸屏的符合指示灯亮。如果输入的三角形的三边长不能构成三角形，那么不符合指示灯亮，并提示重新输入三角形边长。当符合指示灯常亮时，才可以按下循环启动按钮。按下循环启动按钮，则加工指示灯亮，数控加工中心机床准备开始进行对工件进行加工，加工成所触摸屏所输入的三角形。每次完成对零件的加工之后，触摸屏剩余加工工件的数量自动减一。当按下循环停止按钮之后，数控加工中心会加工完当前零件之后才止，只到再次循环启动按钮。系统才会继续的加工剩余所需要加工的零件。整个所有加工的过程：当工作平台检测到正方形加工木板材料被系统夹紧之后，由SA2按钮给出加紧信号（即横向档位为夹紧）后，主轴进给电机（Z轴进给电机M6）以30Hz的速度运行到换刀位置并停下。系统准备换刀，随后换刀电机M3开始动作，对应的指示灯HL1亮，当换到到对应刀具之后，换刀结束，HL1灭；0.5S后，主轴电机（即Z轴进给电机M6）开始以40HZ速度运行下降L1的位置，再以10HZ低速慢慢下降L2位置到加工件表面，等待1秒之后，X轴的进给电机和Y轴的进给电机同时按照4mm/s的速度，从原点位置（0，0）运行至加工点（10,10）单位为mm，此时开始准备加工所需三角形，1S后开始加工三角形的a边，X轴进给电机以8mm/s的速度向右运行，M2冷却电机运行，达到所切长度后，冷却电机停止，等待两秒后，开始进行加工边长b，此时X轴进给电机以8mm/s的速度向左运行，Y轴进给电机顺时针旋转（Y轴速度根据X轴速度以及Y方向所走长度求出），M2冷却电机运行，达到所切长度后，X轴Y轴同时停止，M2冷却电机停止，等待2S后开始加工边长c，X轴进给电机以8mm/s的速度向左运行，Y轴进给电机逆时针旋转，冷却电机运行，当到达坐标（10,10）单位（mm），此时c边长加工完毕，XY轴进给电机同时停止，M2冷却电机停止，主轴箱Z轴进给电机以30HZ速度上升，上升到换刀位，主轴箱Z轴进给电机M6停止，XY轴进给电机回到原点C（0,0）此时，一个三角形加工完成。当下一个正方形木板装夹完毕，再次由SA2给出夹紧信号，换刀+机构顺时针旋转一个刀位（信号由SB1按钮给出），开始第二个三角形的加工。当所有三角形加工完毕，主轴箱Z轴进给电机M6停止，XY进给电机回到坐标原点，加工指示灯熄灭。当数控加工中心系统突然发生急停事件，紧急按下急停按钮时(SA3被切断)，则系统会立即停止。待急停事件结束之后，急停恢复后，再按下循环启动按钮，则电机回复到之前状态继续运行。当系统遇到一些其他不正常的情况的处理方式，如果当数控加工中心的X轴的伺服进给电机出现超越行程的行为（即左右的行程位置开关分别为两次微动开关SQ1、SQ2）,伺服电机会自动锁住，并且报警，触摸屏自动弹出的紧急报警弹窗“报警画面，设备越程”，紧急情况处理完毕之后自动解除报警后，则伺服电机重新回到原点C位置的初始状态。如果工作时间久了，在加工过程中，主轴上的温度传感器会实时检测工件温度，当工件表面温度超过23°C则触摸屏会报警提示，报警指示灯会以1HZ闪亮；当工件表面温度超过28°C，触摸屏则自动弹出画面“报警画面，温度过高”，此时所有电机全部停止。当工件的温度低于23摄氏度时，再按下循环启动按钮，所有电机恢复原来的状态并继续运行。1.3数控加工中心控制系统程序的组态与编写表1.1ST30I/O分配表输入输出I0.0编码器的A相Q0.0伺服脉冲I0.1编码器的B相Q0.1步进方向I0.2启动按钮Q0.2伺服方向I0.3停止按钮Q0.3变频器DI0I0.4复位按钮Q0.4变频器DI1I0.5手/自Q0.7步进脉冲I0.6急停按钮Q1.3启动指示灯HL1I1.0温控传感器AM060变频器AIO+I1.0温控传感器AM060M变频器AIO-表1.1SR40I/O分配表输入输出I0.0X轴进给电机上限Q0.0换刀电机M3正转I0.1X轴进给电机下限Q0.1换刀电机M3反转I0.2A点Q0.2主轴电机M1低速I0.3B点Q0.3主轴电机M1高速I0.4C点Q0.4冷却电机M2运行I0.5Y轴进给电机上限Q0.5指示灯HL1I0.6Y轴进给电机下限Q0.6指示灯HL2I0.7Y轴进给电机原点Q0.7指示灯HL3Q1.0指示灯HL4Q1.5ST40通讯指示灯本系统需要对伺服电机、步进电机两台电机进行控制运行，需要在STEP7-MicroWINSMART软件工具里设运动轴的组态。运动控制向导勾选电机组态的轴0、轴1两个运动轴。并且选择为“工程单位”作为测量系统，设置相应步进电机脉冲数为2000进行电机轴运动，旋转一圈的直线距离为4.0mm，设置相应伺服电机脉冲数为4000进行电机轴设置，旋转一圈的距离为4.0mm。组态轴流程如图1.2所示。（a）(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(i)图1.2运动轴的组态流程当运动轴组态完成后，要使轴运动，就需要在软件设好的轴的组态，然后调用，创建子例程。必须这样才可以实现轴的运动。本系统所需要创建的子例程如以下所示：AXISx_CTRL子例程像进入一个大屋子的大门，就是进入轴控制的门，程序里必须要使用这个程序，才能控制轴并且是使电机进行运动。为了确认运动轴正确的运动，就要保证在PLC的每个扫描周期里子例程都能够被系统调用到。我们一般再程序的编写的时候，需要在此子列程的前面添加SM0.0指令，这样的话，实现了PLC每个扫描周期都可以对子例程的进行调用。AXISx_GOTO子例程像叫人去指定一个地方，实质就是命令运动轴运动到用户的想要位置。我们只设置对子例程传输位置数据，并且在需要运动的时候给出执行脉冲信号，就可以到想要的位置。注意子例程在程序的执行过程中确保它一直处于调用的状态。AXISx_RSEEK子例程像回家一样，预先设置好原点，然后在顺序里设定好相应的搜索方式进行搜索原点，当启动此子例程之后，轴会在运动的过程中自动找到一开始用户设的原点，找到用户设置的位置及时命令轴停止运动，运动轴利用之前停下来位置作为RP_OFFSET参数值。主要子例程跟AXISx_GOTO子例程一样要确保处于调用的状态。AXISx_LDPOS子例程将轴的当前位置值进行更改并且设定的新_pos的参数值，当系统给出一个信号之后，子例程就会将当前的位置记录并更新为轴的新位置。运动轴向导子例程的调用如图1.3所示。（a）(b)(c)图1.3运动轴子例程的调用数控加工中心系统的控制程序要求数控加工刀具装置能够快速、精准的完成零件的加工。当系统启动按钮被按下时，需要在触摸屏上输入相应的三角形边长和加工数量，随后工作平台检测有无加工工件，如果系统检测