1 引言
可編程控制器(PLC)，是集自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、和通訊技術(shù)為一體的高科技產(chǎn)品。具有可靠性高，功能齊全，使用靈活方便等優(yōu)點(diǎn)。
本文介紹的是應(yīng)用可編程控制器(永宏P(guān)LC)、人機(jī)界面(日本Digital觸摸屏)、伺服系統(tǒng)(松下伺服)來實(shí)現(xiàn)磨床的自動(dòng)化改造。
傳統(tǒng)的普通磨床在一定的使用年限以后，其定位系統(tǒng)會(huì)受到很大程度的損壞，將會(huì)影響加工的精度，基于此問題，對(duì)其進(jìn)行改造時(shí)其定位控制裝置的選擇就顯得尤為重要，永宏P(guān)LC的NC定位功能較其它PLC更精準(zhǔn)(本例精度可達(dá)0.01mm)，且程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試相當(dāng)方便。因此，我公司選用永宏P(guān)LC作為磨床自動(dòng)化改造的定位控制部分。
2 控制系統(tǒng)簡介
系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，整個(gè)系統(tǒng)由三部分組成:(1)操作部分(人機(jī)界面):用于操作、設(shè)置磨削參數(shù)、顯示磨床運(yùn)行狀況、故障報(bào)警;(2)控制部分(永宏P(guān)LC):主要控制磨床的定位;(3)執(zhí)行部分(伺服電機(jī)及伺服驅(qū)動(dòng)器)。

圖1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖
3 系統(tǒng)示意圖
具體功能及動(dòng)作要求如下:
(1) 初始(開機(jī)瞬時(shí)):當(dāng)伺服放大器主電源接通2ms后，伺服放大器回饋一信號(hào)至PLC(X4)[S-RDY 伺服準(zhǔn)備]，此時(shí)如果沒有:伺服ALM(X5)、上超程LS1(X10)或下超程LS2(X11)，則PLC延時(shí)1s輸出一信號(hào)[SRV-ON(Y4)]給伺服放大器。也就是說只有當(dāng)沒有:伺服報(bào)警ALM(X5)、上超程LS1(X10)或下超程LS2(X11)時(shí)，伺服系統(tǒng)才可做下面的動(dòng)作。
(2) 點(diǎn)進(jìn)與點(diǎn)退:點(diǎn)進(jìn)、點(diǎn)退的速度(120.000mm/min~180.mm/min)，行程(0.001mm~500.000mm)均由人機(jī)界面設(shè)定;當(dāng)在LS3~LS1行程內(nèi)時(shí),如圖2所示.。點(diǎn)進(jìn)、點(diǎn)退只能以0.120mm/min的速度運(yùn)動(dòng)，當(dāng)點(diǎn)退至LS3時(shí)，點(diǎn)退以0.100mm/min的速度運(yùn)動(dòng)，利用Z相脈沖作高速計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)到，點(diǎn)退停;當(dāng)按點(diǎn)進(jìn)時(shí)，正向向下慢行，利用A相脈沖高速計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)到，點(diǎn)進(jìn)停;此時(shí)可用人機(jī)界面上的清除鍵清除偏差計(jì)數(shù)器，并將此時(shí)位置設(shè)為原點(diǎn)。

圖2 系統(tǒng)示意圖
(3) 回原點(diǎn)(SB4旋至手動(dòng)[MAN]時(shí)有效):回原點(diǎn)速度在人機(jī)界面上設(shè)定，當(dāng)回原點(diǎn)到LS3時(shí)，磨頭主軸繼續(xù)作慢速反向向上運(yùn)動(dòng)，計(jì)Z相脈沖，計(jì)數(shù)到，處理中斷子程序:正向向下慢行，同時(shí)計(jì)A相脈沖，計(jì)數(shù)到，停止脈沖輸出;同時(shí)發(fā)出清零信號(hào)，伺服之CL有效。
(4) 自動(dòng)(SB4打到自動(dòng)時(shí)有效):按人機(jī)界面上的啟動(dòng)鍵，磨頭主軸以設(shè)定的快進(jìn)速度、快進(jìn)行程正向向下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)完成快進(jìn)行程后，轉(zhuǎn)為慢進(jìn)，此時(shí)LS4每發(fā)1個(gè)脈沖，磨頭以設(shè)定的慢進(jìn)速度、慢進(jìn)行程向下進(jìn)給一次;此時(shí)若按人機(jī)界面上的暫停鍵，可停止輸出脈沖，再按暫停鍵，恢復(fù)輸出脈沖。當(dāng)完成工作行程時(shí)，停止輸出脈沖。按人機(jī)界面上的返回鍵(或自動(dòng)返回設(shè)定為ON時(shí))，此時(shí)磨頭以快速回原點(diǎn)，過程與手動(dòng)回原點(diǎn)類似。
(5) 報(bào)警:人機(jī)界面上的報(bào)警信號(hào)燈閃爍，歷史報(bào)警表將會(huì)記下每次報(bào)警的時(shí)間，同時(shí)蜂鳴器"嘟…嘟…"作響，且伺服自動(dòng)停;只有故障消除后，方可消除報(bào)警信號(hào)，再按報(bào)警識(shí)別鍵，即可在歷史報(bào)警表中將該報(bào)警記錄刪除。
4 定位功能說明
三段速度圖如圖3所示,伺服命令如圖4所示,伺服命令表格如圖5所示。
圖5中的第1步:脈沖頻率=10kHz，正轉(zhuǎn)20000個(gè)單位，動(dòng)作完成GOTO NEXT。
第2步:脈沖頻率=50kHz，正轉(zhuǎn)60000個(gè)單位, 動(dòng)作完成GOTO NEXT。
第3步:脈沖頻率=3kHz，正轉(zhuǎn)5000個(gè)單位, 等待X0 ON，重新由第1步開始。

圖3 三段速度圖
圖4 伺服命令
圖5 生成的表格
5 結(jié)束語
PLC系統(tǒng)的NC定位功能在本例中占有重要的地位，只有選擇合適的PLC才能使定位達(dá)到預(yù)期的效果。