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    PLC控制直線模組滑臺運動概述

    發布時間:2019-02-19 點擊次數:2905

         設備中直線模組滑臺常用的可編程操控器(簡稱PLC)以其通用性強、可靠性高、指令體系簡單、編程簡便易學、易于掌握、體積小、修理作業少、現場接口裝置方便等一系列長處,被廣泛應用于工業自動操控中。特別是在組合機床自動生產線的操控及CNC機床的S、T、M功用操控更顯示出其杰出的性能。PLC操控的步進電機開環伺服組織應用于組合機床自動生產線上的直線模組滑臺操控,可省去該單元的數控體系使該單元的操控體系本錢降低70~90%,甚至只占用自動線操控單元PLC的3~5個I/O接口及<1KB的內存。特別是大型自動線中能夠使操控體系的本錢顯著下降。

    直線模組滑臺PLC概述

    在組合機床自動線中,一般依據不同的加工精度要求設置三種滑臺:

    (1)數控滑臺,用于切削量小,加工精度要求很高的精加工工序中。

    (2)液壓滑臺,用于切削量大,加工精度要求較低的粗加工工序中;

    (3)機械滑臺,用于切削量中等,具有一定加工精度要求的半精加工工序中;


    2 PLC操控的直線模組滑臺結構

    一般組合機床自動線中的數控滑臺選用步進電機驅動的開環伺服組織。選用PLC操控的直線模組滑臺由可編程操控器、環行脈沖分配器、步進電機驅動器、步進電機和伺服傳動組織等部分組成,見圖1。

    image.png


    圖1

    伺服傳動組織中的齒輪Z1、Z2應該采取消隙措施,避免發生反向死區或使加工精度下降;而絲杠傳動副則應該依據該單元的加工精度要求,斷定是否選用滾珠絲杠副。選用滾珠絲杠副,具有傳動效率高、體系剛度好、傳動精度高、使用壽命長的長處,但本錢較高且不能自鎖。


    直線模組滑臺PLC操控辦法

    數控滑臺的操控要素主要有三個:

    3.1 直線模組滑臺行程操控

    一般液壓滑臺和直線模組滑臺的行程操控是使用位置或壓力傳感器(行程開關/死擋鐵)來完成;而直線模組滑臺的行程則選用數字操控來完成。由直線模組滑臺的結構可知,滑臺的行程正比于步進電機的總轉角,因而只要操控步進電機的總轉角即可。由步進電機的作業原理和特性可知步進電機的總轉角正比于所輸入的操控脈沖個數;因而能夠依據伺服組織的位移量斷定PLC輸出的脈沖個數:

    n= DL/d                      (1)

    式中 DL——伺服組織的位移量(mm),d ——伺服組織的脈沖當量(mm/脈沖)

    3.2  PLC進給方向操控

    進給方向操控即步進電機的轉向操控。步進電機的轉向能夠經過改動步進電機各繞組的通電次序來改動其轉向;如三相步進電機通電次序為A-AB-B-BC-C-CA-A…時步進電機正轉;當繞組按A-AC-C-CB-B-BA-A…次序通電時步進電機回轉。因而能夠經過PLC輸出的方向操控信號改動硬件環行分配器的輸出次序來完成,或經編程改動輸出脈沖的次序來改動步進電機繞組的通電次序完成。

    3.3   PLC進給速度操控

    伺服組織的進給速度取決于步進電機的轉速,而步進電機的轉速取決于輸入的脈沖頻率;因而能夠依據該工序要求的進給速度,斷定其PLC輸出的脈沖頻率:

    f=Vf/60d   (Hz)              (2)

    式中 Vf——伺服組織的進給速度(mm/min)


    4 PLC的軟件操控邏輯

    由滑臺的PLC操控辦法可知,應使步進電機的輸入脈沖總數和脈沖頻率受到相應的操控。因而在操控軟件上設置一個脈沖總數和脈沖頻率可控的脈沖信號發生器;關于頻率較低的操控脈沖,能夠使用PLC中的定時器構成,如圖2所示。脈沖頻率能夠經過定時器的定時常數操控脈沖周期,脈沖總數操控則能夠設置一脈沖計數器C10。當脈沖數到達設定值時,計數器C10動作堵截脈沖發生器回路,使其停止作業。伺服組織的步進電機無脈沖輸入時便停止工作,伺服執行組織定位。當伺服執行組織的位移速度要求較高時,能夠用PLC中的高速脈沖發生器。不同的PLC其高速脈沖的頻率可達4000~6000Hz。關于自動線上的一般伺服組織,其速度能夠得到充沛滿意。

    image.png


    圖2

    伺服操控、驅動及接口

    5.1 可編程操控器的接口

    直線模組滑臺如伺服組織選用硬件環行分配器,則占用PLC的I/O口點數少于5點,一般僅為3點。其間I口占用一點,作為發動操控信號;O口占用2點,一點作為PLC的脈沖輸出接口,接至伺服體系硬環的時鐘脈沖輸入端,另一點作為步進電機轉向操控信號,接至硬環的相序分配操控端,如圖3所示;伺服體系選用軟件環行分配器時,其接口如圖4。


    5.2 步進電機操控體系的組成

    步進電機的操控體系由可編程操控器、環行脈沖分配器和步進電機功率驅動器組成,其結構見圖1。

    操控體系中PLC用來發生操控脈沖;經過PLC編程輸出一定數量的方波脈沖,操控步進電機的轉角進而操控伺服組織的進給量;一起經過編程操控脈沖頻率——既伺服組織的進給速度;環行脈沖分配器將可編程操控器輸出的操控脈沖按步進電機的通電次序分配到相應的繞組。PLC操控的步進電機能夠選用軟件環行分配器,也能夠選用如圖1所示的硬件環行分配器。選用軟環占用的PLC資源較多,特別是步進電機繞組相數M>4時,關于大型生產線應該予以充沛考慮。選用硬件環行分配器,雖然硬件結構稍微雜亂些,但能夠節省占用PLC的I/O口點數,目前市場有多種專用芯片能夠選用。步進電機功率驅動器將PLC輸出的操控脈沖放大到幾十~上百伏特、幾安~十幾安的驅動才能。一般PLC的輸出接口具有一定的驅動才能,而通常的晶體管直流輸出接口的負載才能僅為十幾~幾十伏特、幾十~幾百毫安。但關于功率步進電機則要求幾十~上百伏特、幾安~十幾安的驅動才能,因而應該選用驅動器對輸出脈沖進行放大。

    image.png

    應用實例與結論

    將PLC操控的開環伺服組織用于某大型生產線的直線模組滑臺,每個滑臺僅占用4個I/O接口,節省了CNC操控體系,其脈沖當量為0.01~0.05mm,進給速度為Vf=3~15m/min,徹底滿意工藝要求和加工精度要求。PLC在實際使用當中根據品牌有差異性,


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