基于MCGS組態(tài)監(jiān)控的CA6140車床PLC控制設(shè)計(jì)

李燁+楊恒志

摘要：根據(jù)PLC控制要求，選用PLC FX2N-16MR對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行現(xiàn)代化程控改造，結(jié)合MCGS人機(jī)界面設(shè)計(jì)CA6140車床監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)CA6140機(jī)床自動(dòng)控制和與PLC的通信，為工業(yè)生產(chǎn)提供成本低、效率高的實(shí)用機(jī)具。

關(guān)鍵詞：車床；PLC；人機(jī)界面；監(jiān)控

中圖分類號(hào)：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2017）07-0021-02

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，以PLC、變頻器、觸摸屏人機(jī)對(duì)話和組態(tài)監(jiān)控為主體的新型控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各大行業(yè)。在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，PLC控制成為自動(dòng)化系統(tǒng)控制的基礎(chǔ)，給工業(yè)控制帶來前所未有的變化。組態(tài)軟件技術(shù)（簡(jiǎn)稱MCGS）作為用戶可定制功能的軟件平臺(tái)工具，可在PC機(jī)上開發(fā)友好的人機(jī)界面，通過PLC對(duì)自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行智能控制。在此背景下，用PLC FX2N-16MR對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行現(xiàn)代化程控改造，結(jié)合MCGS人機(jī)界面進(jìn)行監(jiān)控，旨在節(jié)約成本和提高生產(chǎn)效率。

1 CA6140車床概述

車床是機(jī)械制造企業(yè)所需設(shè)備之一。CA6140型車床是原C620型的改進(jìn)版，其中C代表車床；A代表改進(jìn)型號(hào)；6代表臥式；1代表基本型；40代表最大旋轉(zhuǎn)直徑。

CA6140型車床主要由主軸箱、床鞍和刀架部件、尾座、進(jìn)給箱、溜板箱、床身六大部分組成。其工藝范圍廣，能進(jìn)行多種表面加工。CA6140一般采用2臺(tái)BYG550C-2型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電壓為110 V，相電流為2.5 A，步距角為0.36°/步，靜力距為12 N。

CA6140型車床主要有3種運(yùn)動(dòng)形式：1） 切削運(yùn)動(dòng)，包括工件旋轉(zhuǎn)的主運(yùn)動(dòng)和刀具直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。2） 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，指刀架帶動(dòng)刀具直線運(yùn)動(dòng)。溜板箱把絲杠或光杠的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給刀架部分，變換溜板箱外的手柄位置，經(jīng)刀架部分使車刀做縱向或橫向進(jìn)給。3） 輔助運(yùn)動(dòng)，包括尾架縱向移動(dòng)、工件夾緊與放松等。

2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 PLC控制要求

2.1.1 初始狀態(tài) SB1，SB2，SB5，SB6，SB7都為OFF，電動(dòng)機(jī)M1，M2，M3也都為OFF。

2.1.2 啟動(dòng)過程 上電后系統(tǒng)進(jìn)行初始化，按下按鈕SB1，電動(dòng)機(jī)M3開始啟動(dòng)，5 s后電機(jī)M2轉(zhuǎn)動(dòng)；按下按鈕SB2，電機(jī)M1轉(zhuǎn)動(dòng)。

2.1.3 停止及其他狀態(tài) 按下按鈕SB6，電動(dòng)機(jī)M1進(jìn)行反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)；按下按鈕SB5，電動(dòng)機(jī)M2進(jìn)行正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)；按下按鈕SB7，電動(dòng)機(jī)M1，M2，M3全部停止運(yùn)行。

2.2 系統(tǒng)I/0地址分配

系統(tǒng)I/0地址分配見表1。

2.3 PLC主程序

PLC程序指令代碼如圖1所示。

3 MCGS組態(tài)軟件設(shè)計(jì)

3.1 MCGS組態(tài)系統(tǒng)軟件構(gòu)成

MCGS軟件系統(tǒng)包括MCGS組態(tài)環(huán)境和MCGS運(yùn)行環(huán)境兩部分。MCGS組態(tài)環(huán)境是生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)的工作環(huán)境，完成設(shè)計(jì)后會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)拓展名為.mcg的工程文件，其與運(yùn)行環(huán)境構(gòu)成用戶應(yīng)用系統(tǒng)。MCGS運(yùn)行環(huán)境是指用戶應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境，完成對(duì)工程的控制工作。MCGS組態(tài)軟件所建立的工程主要由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行策略五部分組成。

3.2 PLC控制

用MCGS組態(tài)軟件監(jiān)控PLC控制CA6140機(jī)床運(yùn)動(dòng)，并通過電腦動(dòng)畫顯示，監(jiān)控控制系統(tǒng)的多個(gè)動(dòng)態(tài)過程如圖2所示。

3.3 MCGS組態(tài)軟件監(jiān)控

3.3.1 控制操作部分 按下SB1按鈕，下面的冷卻泵電機(jī)和快速電機(jī)指示燈亮，說明冷卻泵電機(jī)和快速電機(jī)正在運(yùn)行；按下SB2按鈕，下面的主軸電機(jī)指示燈亮，說明主軸電機(jī)正在運(yùn)行；按下SB5按鈕，下面的主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)指示燈亮，說明主軸電機(jī)正在進(jìn)行正轉(zhuǎn)運(yùn)行；按下SB6按鈕，下面的主軸電機(jī)反轉(zhuǎn)指示燈亮，說明主軸電機(jī)正在進(jìn)行反轉(zhuǎn)運(yùn)行。

3.3.2 復(fù)位操作部分 按下SB7按鈕，總復(fù)位指示燈亮，此時(shí)機(jī)床的主軸電機(jī)、冷卻泵電機(jī)、快速電機(jī)皆停止工作，機(jī)床回到初始狀態(tài)。

4 結(jié)論

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和PLC技術(shù)的發(fā)展，PLC因具有高性價(jià)比、高可靠性、簡(jiǎn)潔性等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛運(yùn)用。對(duì)PLC的設(shè)計(jì)、工作原理和應(yīng)用方法進(jìn)行表述，實(shí)現(xiàn)由PLC對(duì)CA6140機(jī)床的自動(dòng)控制，運(yùn)用MCGS組態(tài)軟件設(shè)計(jì)的人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)與PLC通信。

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Abstract： According to the control requirment of PLC， PLC FX2N-16MR was chosen to make modernization stored program control and transformation to general-purpose lathe. Combined with CA6140 lathe monitoring system by MCGS human-computer interface design， it realized automatic control to CA6140 and communicate to PLC， which provided low cost and efficient practical machine for industrial production.

Key words： lathe； PLC； human-computer interface； monitoringendprint