基于PLC 控制的往復循環運動控制技術研究

唐惠龍 牟宏均

(寶雞職業技術學院電子信息工程系，陜西 寶雞 721013)

工作臺的自動往復循環控制是現代金屬切削機床的主要運動方式之一，目前的控制方式主要有以下幾種方式:

液壓控制方式:如平面磨床M7130，外圓磨床M6140 等;

電氣控制方式:如龍門刨床B1020、龍門銑床等;

但以上幾種控制方式都有一些缺點，如控制精度不高，不能實現準確停車、結構比較復雜、維修不便等。

在加工過程中為了獲得精確的進給量，工作臺的進給速度和進給量的檢測是控制的關鍵所在。為了便于實時準確獲取工作臺的具體信息，本文采用了編碼器對工作臺運動進行實時檢測，采用變頻器對工作臺的進給電動機進行控制。

1 控制系統組成

工作臺進給運動是由變頻器驅動的三相交流電動機通過減速機和傳動系統來完成，在蝸輪蝸桿減速機的蝸輪上安裝編碼器，如圖1 所示。用來檢測工作臺的進給速度和進給量。系統具有手動和自動功能，手動功能用于參數的設置和調整，自動用于完成工作臺的高精度控制循環往復進給過程。

2 電氣系統連接與工作原理

電氣系統中PLC 采用西門子S7—200，CPU 為224 系列，具有14 個輸入和10 個輸出共24 個I/O 點，變頻器采用西門子MM440，編碼器采用LGZ 系列，1 000脈沖/r，分辨率1 000，采用三相交流異步電動機，型號為Y160M2 -6，功率2.2 kW，減速機采用蝸輪蝸桿減速機，蝸輪上連接編碼器。

2.1 電氣系統連接

電氣系統的具體連接如圖2 所示:

2.2 I/O 分配

I/O 分配具體如表1 所示。

表1 I/O 分配

編碼器具有A、B 相相間差為90°的旋轉編碼器，用來檢測進給位移和進給量。編碼器與減速機的蝸輪相連接，編碼器的三相脈沖采用NPN 型集電極開路輸出，分辨率為1 000 線，工作電源為DC24V。A、B 兩相輸出端直接連接到PLC 的高速計數器的輸入端。

連接到減速機中蝸輪的直徑為D=43 mm，則減速機每旋轉1 周，進給的位移為L=π ×D=3.14 ×43=135.09 mm。所以脈沖當量為μ==0.135 mm，即加工過程中，每進給0.135 mm，編碼器就輸出1 個脈沖。

如果在加工過程中需要進給164 mm，則旋轉編碼器就要發出的脈沖個數為=1 215。根據加工工藝的要求，利用PLC 編制相應的程序，就可根據加工工藝的需要來完成高精度的進給控制和換向控制。

3 PLC 程序編制

利用S7 -200CPU224XP型主機單元中所具有的6 路30 kHz 的高速計算器，來對加工過程中的位移進行計數和控制。

在控制過程中，如果進給的位移量為500 mm，由于該控制系統的脈沖當量為0.135 mm，則在設置左、右進給量時可將初始值設置為3 704，當在向右進給時，每來1 個脈沖計數器的值減1，進給到位后，計數器的值減為零;系統馬上換向，進給變成向左，此時計數器加1 計數，每來1 個脈沖計數器的值加1，當加到設置的初始值時，又馬上實現換向。這樣就實現了高精度的自動換向控制。系統的控制流程如圖3。

4 結語

經過在M6140 外圓磨床的應用，不但達到了自動換向的控制過程，而且系統的控制精度得到了很大的提高。

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［2］羅興華.840D 數控系統輪廓誤差報警及處理方法［J］.制造技術與機床，2012(7):176 -177.

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