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基于觸摸屏與PLC的自動(dòng)鏜銑床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究
2016-10-18  來源：江蘇省儀征市儀征技師學(xué)院  作者：楊敏
 
      摘要：鏜銑床實(shí)際上就是集鏜床和銑床二者功能為一體的一種機(jī)床，其不僅具有精度高、效率高，也可以大大提高加工產(chǎn)品的質(zhì)量，降低生產(chǎn)制造人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。本文從基于觸摸屏和PLC的自動(dòng)鏜銑床控制系統(tǒng)的概述入手，就其控制系統(tǒng)的工作原理、硬件組成以及軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了探究。

      關(guān)鍵詞：觸摸屏；PLC；鏜銑床；控制系統(tǒng)

      在我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的背景下，我國制造業(yè)得到了快速的發(fā)展和進(jìn)步。為了提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，增強(qiáng)制造業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，就必須要對(duì)制造業(yè)所用機(jī)床的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、改造和升級(jí)。
  

      1. PLC-觸摸屏控制系統(tǒng)的工作原理
  
      PLC-觸摸屏控制系統(tǒng)實(shí)際上是由主軸伺服控制模塊、進(jìn)給伺服控制模塊、可編程邏輯控制器模塊、通信模塊、輸入模塊、輸出模塊和測(cè)量模塊等共同組成。在機(jī)床操作執(zhí)行的過程中，相關(guān)人員需要先啟動(dòng)主軸箱油泵，接著需要在觸摸屏上輸入操作指令，這時(shí)候系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)出與輸入指令相對(duì)應(yīng)的PLC程序，然后相應(yīng)的PLC程序會(huì)控制設(shè)備的各個(gè)觸電，進(jìn)而達(dá)到控制目的。
  
      在PLC-觸摸屏鏜銑床控制系統(tǒng)中，X、Y和W軸的定位方面均加入了光柵尺位移傳感器。每執(zhí)行一個(gè)操作，光柵尺均會(huì)以脈沖次數(shù)的形式來將實(shí)際的位移量反饋給PLC，接著其借助所配備的計(jì)算器將所反饋過來的脈沖次數(shù)進(jìn)行記錄，所以可以通過計(jì)數(shù)器的記錄即可求得實(shí)際的位移，并要將其存儲(chǔ)到PLC的一個(gè)特定內(nèi)存地址中來，同時(shí)將其反饋到觸摸屏上，這樣一來，我們就可以借助觸摸屏顯示出實(shí)際的位移量。
  
      借助該系統(tǒng)的鏜銑床的潤滑主要包括主軸箱導(dǎo)軌潤滑和下滑座導(dǎo)軌潤滑兩個(gè)組成部分，并且主要應(yīng)用了集中潤滑方式，由液壓泵提供一定壓力和排量的潤滑油，同時(shí)需要借助PLC來對(duì)換向閥、報(bào)警信號(hào)處理、打油間隔和時(shí)間等進(jìn)行控制，一般需要借助軟件來講潤滑的時(shí)間間隔設(shè)定為10s/次。
  
      2. PLC-觸摸屏控制系統(tǒng)的硬件組成

      在本次研究的PLC-觸摸屏控制系統(tǒng)中，選用西門子CPU224XP型號(hào)的PLC，其其主要包括10路輸出接口、14路輸入接口、2路模擬輸出點(diǎn)、2路模擬輸入點(diǎn)、2個(gè)RS485編程/通訊口，并且設(shè)備中所用的計(jì)數(shù)器可以采集到頻率為100HZ的脈沖信號(hào)，同時(shí)輸出脈沖信號(hào)的頻率也可以達(dá)到100kHZ。鑒于該控制系統(tǒng)中需要5路脈沖計(jì)數(shù)器，但是實(shí)際所選用的PLC類型中僅有4路，所以為了滿足接口的需求，可以分別取1#PLC和2#PLC這兩塊PLC來共同構(gòu)成實(shí)際所用的5路接口，而就這兩塊PLC的功能分工而言：1#PLC主要負(fù)責(zé)換擋電磁閥、電磁離合器以及進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)器；而2#PLC則主要負(fù)責(zé)機(jī)床主軸伺服驅(qū)動(dòng)器；在兩塊PLC之間的數(shù)據(jù)傳輸方面，1#PLC做主機(jī)，當(dāng)在觸摸屏中輸入相關(guān)指令的過程中，可以借助PPI協(xié)議來執(zhí)行指令，而在所用的控制面板中輸入指令的時(shí)候，需要使指令先進(jìn)入2#PLC，再傳入到和1#PLC，然后接著需要執(zhí)行相關(guān)的指令，而和1#PLC和2#PLC之間端口的信息和數(shù)據(jù)交換等均需要借助PPI協(xié)議來加以實(shí)現(xiàn)。
 
      為了使該控制系統(tǒng)具有更好的兼容性和可靠性，設(shè)備的觸摸屏主要也選擇了西門子品牌的MP277-10.4Touch，該觸摸屏的內(nèi)部存儲(chǔ)空間有6MB，1個(gè)Ethernet接口、2個(gè)USB接口、1個(gè)RS422/RS485接口來用于數(shù)據(jù)通信，同時(shí)該軟件系統(tǒng)主要應(yīng)用了Windows CE5.0操作系統(tǒng)，并且該系統(tǒng)具有很強(qiáng)的服務(wù)性，比如非易失性報(bào)警緩沖給服務(wù)等極大地方便了服務(wù)人員。
 
      3.PLC-觸摸屏控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

      3.1 觸摸屏的界面設(shè)計(jì)
  
      結(jié)合鏜銑床的工藝和控制要求，系統(tǒng)控制所用觸摸屏軟件主要采用WinCC flexible Standard 2008組態(tài)軟件，它可以為全部基于Windows CE的SIMATIC HMI設(shè)備組態(tài)。編程軟件STEP 和WinCC flexible之間的結(jié)合，可以借助統(tǒng)一的編程組態(tài)公斤、數(shù)據(jù)庫和通信協(xié)議來進(jìn)行控制，同時(shí)軟件內(nèi)置的軟件操作截面主要包括6個(gè)功能窗口和1個(gè)啟動(dòng)窗口等所共同構(gòu)成，并且系統(tǒng)的啟動(dòng)自檢需要先進(jìn)入包括用戶登錄信息、級(jí)別以及時(shí)間顯示等基本數(shù)據(jù)在內(nèi)的啟動(dòng)窗口，然后可以通過對(duì)應(yīng)按鍵的點(diǎn)擊來進(jìn)入對(duì)應(yīng)的功能窗口部位，而用戶只需要在各個(gè)功能窗口即可完成以下方面的工作：設(shè)定工作臺(tái)的移動(dòng)數(shù)值和方向以及主軸箱的升降數(shù)值、方向以及主軸和滑塊的移動(dòng)數(shù)值與方向；切換機(jī)床的空檔、低檔和高檔；實(shí)現(xiàn)主軸或者進(jìn)給電動(dòng)機(jī)的正向轉(zhuǎn)動(dòng)、反向轉(zhuǎn)動(dòng)和停止操作；系統(tǒng)輔助、清零以及改變供給電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速率等。
  
      3.2 兩臺(tái)PLC之間數(shù)據(jù)通訊
 
      S7-200PLC之間的PPI通信借助Profibus電纜分別連接到各個(gè)PLC的端口上，并要借助多主站電纜與裝有WIN的PC進(jìn)行連接來組成一個(gè)借助PPI協(xié)議來進(jìn)行通信的網(wǎng)絡(luò)。首先，在STEP7-Micro/Win編程軟件內(nèi)設(shè)置斷口，將1#PLC和2#PLC作為主站的站地址設(shè)置為3和2，并要將編程所用計(jì)算機(jī)的站地址設(shè)置為0.然后需要借助NETW 和NETR 指令來編寫相應(yīng)的PPI 通信程序，而S7-200PLC 之間的PPI 通信則也可以借助NETW和NETR指令來實(shí)現(xiàn)主站的數(shù)據(jù)交換，從站側(cè)則不需要借助通信程序的編寫，只需要向緩沖區(qū)和提取和提供數(shù)據(jù)即可完成。
  
      總之，基于觸摸屏與PLC的自動(dòng)鏜銑床控制系統(tǒng)具有以繼電器-接觸器為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)鏜銑床控制系統(tǒng)更高的運(yùn)行性能和可靠性，并且該系統(tǒng)的操作便捷，精度高，可以滿足當(dāng)前各類制造業(yè)的施生產(chǎn)需求，所以具有很高的推廣和使用價(jià)值。
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