基于觸摸屏與PLC的自動鏜銑床控制系統設計與研究
2016-10-18 來源：江蘇省儀征市儀征技師學院 作者：楊敏
摘要：鏜銑床實際上就是集鏜床和銑床二者功能為一體的一種機床，其不僅具有精度高、效率高，也可以大大提高加工產品的質量，降低生產制造人員的勞動強度。本文從基于觸摸屏和PLC的自動鏜銑床控制系統的概述入手，就其控制系統的工作原理、硬件組成以及軟件設計進行了探究。
關鍵詞：觸摸屏；PLC；鏜銑床；控制系統
在我國經濟飛速發展的背景下，我國制造業得到了快速的發展和進步。為了提高市場競爭力，增強制造業的經濟效益，就必須要對制造業所用機床的控制系統進行設計、改造和升級。
1. PLC-觸摸屏控制系統的工作原理
PLC-觸摸屏控制系統實際上是由主軸伺服控制模塊、進給伺服控制模塊、可編程邏輯控制器模塊、通信模塊、輸入模塊、輸出模塊和測量模塊等共同組成。在機床操作執行的過程中，相關人員需要先啟動主軸箱油泵，接著需要在觸摸屏上輸入操作指令，這時候系統會自動調出與輸入指令相對應的PLC程序，然后相應的PLC程序會控制設備的各個觸電，進而達到控制目的。
在PLC-觸摸屏鏜銑床控制系統中，X、Y和W軸的定位方面均加入了光柵尺位移傳感器。每執行一個操作，光柵尺均會以脈沖次數的形式來將實際的位移量反饋給PLC，接著其借助所配備的計算器將所反饋過來的脈沖次數進行記錄，所以可以通過計數器的記錄即可求得實際的位移，并要將其存儲到PLC的一個特定內存地址中來，同時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際的位移量。
借助該系統的鏜銑床的潤滑主要包括主軸箱導軌潤滑和下滑座導軌潤滑兩個組成部分，并且主要應用了集中潤滑方式，由液壓泵提供一定壓力和排量的潤滑油，同時需要借助PLC來對換向閥、報警信號處理、打油間隔和時間等進行控制，一般需要借助軟件來講潤滑的時間間隔設定為10s/次。
2. PLC-觸摸屏控制系統的硬件組成
在本次研究的PLC-觸摸屏控制系統中，選用西門子CPU224XP型號的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、2路模擬輸入點、2個RS485編程/通訊口，并且設備中所用的計數器可以采集到頻率為100HZ的脈沖信號，同時輸出脈沖信號的頻率也可以達到100kHZ。鑒于該控制系統中需要5路脈沖計數器，但是實際所選用的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來共同構成實際所用的5路接口，而就這兩塊PLC的功能分工而言：1#PLC主要負責換擋電磁閥、電磁離合器以及進給伺服驅動器；而2#PLC則主要負責機床主軸伺服驅動器；在兩塊PLC之間的數據傳輸方面，1#PLC做主機，當在觸摸屏中輸入相關指令的過程中，可以借助PPI協議來執行指令，而在所用的控制面板中輸入指令的時候，需要使指令先進入2#PLC，再傳入到和1#PLC，然后接著需要執行相關的指令，而和1#PLC和2#PLC之間端口的信息和數據交換等均需要借助PPI協議來加以實現。
為了使該控制系統具有更好的兼容性和可靠性，設備的觸摸屏主要也選擇了西門子品牌的MP277-10.4Touch，該觸摸屏的內部存儲空間有6MB，1個Ethernet接口、2個USB接口、1個RS422/RS485接口來用于數據通信，同時該軟件系統主要應用了Windows CE5.0操作系統，并且該系統具有很強的服務性，比如非易失性報警緩沖給服務等極大地方便了服務人員。
3.PLC-觸摸屏控制系統的軟件設計
3.1 觸摸屏的界面設計
結合鏜銑床的工藝和控制要求，系統控制所用觸摸屏軟件主要采用WinCC flexible Standard 2008組態軟件，它可以為全部基于Windows CE的SIMATIC HMI設備組態。編程軟件STEP 和WinCC flexible之間的結合，可以借助統一的編程組態公斤、數據庫和通信協議來進行控制，同時軟件內置的軟件操作截面主要包括6個功能窗口和1個啟動窗口等所共同構成，并且系統的啟動自檢需要先進入包括用戶登錄信息、級別以及時間顯示等基本數據在內的啟動窗口，然后可以通過對應按鍵的點擊來進入對應的功能窗口部位，而用戶只需要在各個功能窗口即可完成以下方面的工作：設定工作臺的移動數值和方向以及主軸箱的升降數值、方向以及主軸和滑塊的移動數值與方向；切換機床的空檔、低檔和高檔；實現主軸或者進給電動機的正向轉動、反向轉動和停止操作；系統輔助、清零以及改變供給電動機的轉動速率等。
3.2 兩臺PLC之間數據通訊
S7-200PLC之間的PPI通信借助Profibus電纜分別連接到各個PLC的端口上，并要借助多主站電纜與裝有WIN的PC進行連接來組成一個借助PPI協議來進行通信的網絡。首先，在STEP7-Micro/Win編程軟件內設置斷口，將1#PLC和2#PLC作為主站的站地址設置為3和2，并要將編程所用計算機的站地址設置為0.然后需要借助NETW 和NETR 指令來編寫相應的PPI 通信程序，而S7-200PLC 之間的PPI 通信則也可以借助NETW和NETR指令來實現主站的數據交換，從站側則不需要借助通信程序的編寫，只需要向緩沖區和提取和提供數據即可完成。
總之，基于觸摸屏與PLC的自動鏜銑床控制系統具有以繼電器-接觸器為基礎的傳統鏜銑床控制系統更高的運行性能和可靠性，并且該系統的操作便捷，精度高，可以滿足當前各類制造業的施生產需求，所以具有很高的推廣和使用價值。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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