人机界面和PLC在机床改造的应用

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  前言:

      数控系统按其控制方式划分有点位控制系统、直线控制系统、连续控制系统。

       在机械加工时,数控系统的点位控制一般用在孔加工机床上(例如钻孔、铰孔、镗孔的机床),其特点是,机床移动部件能实现由一个位置到另一个位置的精确移动,即准确控制移动部件的终点位置,但并不考虑其运动轨迹。实现数控系统点位控制的通常方法可以有:

  1、采用全功能的数控装置。这种装置功能十分完善,但其价格却很昂贵,而且许多功能对点位控制来说是多余的;

       2、采用单片机控制。这种方法除了要进行软件开发外,还要设计硬件电路、接口电路、驱动电路,特别是要考虑工业现场中的抗干扰问题。

        3、采用可编程逻辑控制器控制。

  由于可编程控制器(PLC)是专为在工业环境下应用而设计的一种工业控制计算机,具有抗干扰能力强、可靠性极高、体积小等显著优点,是实现机电一体化的理想控制装置。

  PLC(Programmable Logical Controller)通常称为可编程逻辑控制器,是一种以微处理器为基础,综合了现代计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置,由于它拥有体积小,功能强、程序设计简单、维护方便等优点,特别是它适应恶劣工业环境的能力和它的高可靠性,使它的应用越来越广泛,已经被称为现代工业的三大支柱(即PLC、机器人和CAD/CAM)之一。

  人机界面是在操作人员和机器设备之间做双向沟通的桥梁,用户可以自由的组合文字、按钮、图形、数字等来处理或监控管理及应付随时可能变化的多功能显示屏幕。随着机械设备的飞速发展,以往的操作界面由熟练的操作人员才能操作,而且操作困难,无法提高工作效率。但是使用人机界面能够明确指示并告知操作员机器设备目前的状况,使操作变得简单生动,并且可以减少操作上的失误,即使是新手也可以很轻松的操作整个机器设备。使用人机界面还可以使机器的配线标准化、简单化,同时也能减少PLC控制器所需的I/O点数,降低生产的成本。同时由于面板控制的小型化及高性能,相对的提高了整套设备的附加价值。

  步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在,加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。

  1、控制系统的结构:系统的结构框图如下图1所示,整套电器系统由三部分组成:

       (1)操作部分(人机界面):用于操作、设置机床运行状况、故障报警;  

        (2)控制部分PLC):主要控制机床的定位;

         (3)执行部分(步机电机及步机电机驱动器)。

图1系统的结构框图

  2、硬件的选择:

        1)、人机界面的选择的原则:现在市场上的人机界面基本上都能实现以下功能:指示灯(PLCI/O显示、内部节点显示、多段指示灯等);开关(位状态型开关、多段开关、切换窗口开关等);各种动态图表(棒图、仪表、移动元件、趋势图等);数据显示(数值显示、ASCII显示、文字显示等);数据输入(数值输入、ASCII输入、文字输入等);异常报警(报警显示、跑马灯显示、事件显示等);静态显示(直线、圆、矩形、文字等)基于在性价比方面的特点,在本机床作者选择了台湾威纶通的MT506T/C。

  2)|、PLC选择的原则:在PLC选型是时主要是根据所需功能和容量进行选择,并考虑维护的方便性,备件的通用性,是否易于扩展,有无特殊功能要求等。

      (1)、PLC输入/输出点确定:I/O点数选择时要留出适当余量;

      (2)、PLC存储容量:系统有模拟量信号存在或进行大量数据处理时容量应选择大些;

       (3)、输出继电器类型一定是晶体管。

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